Question

甲醇是一種可再生的優(yōu)質(zhì)燃料，用途廣泛，研究其作用具有廣闊前景。
（1）已知在常溫常壓下，測(cè)得反應(yīng)的反應(yīng)熱如下：
① 2CH₃OH(l)+ 3O₂(g)  2CO₂(g) +4H₂O(g)  ?H₁= －1275．6 kJ/mol
② 2CO(g) +O₂(g)  2CO₂(g)   ?H₂=－566．0 kJ/mol
CH₃OH不完全燃燒生成CO和氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式是       。
（2）工業(yè)上生產(chǎn)甲醇的反應(yīng)如下：CO₂(g) + 3H₂(g)  CH₃OH(g)+ H₂O(g)   ?H = －49 kJ/mol
在某溫度下，容積均為1 L的A、B兩個(gè)容器中，按不同方式投入反應(yīng)物，保持恒溫恒容。容器B中經(jīng)10 s后達(dá)到平衡。達(dá)到平衡時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下表：

容器	A	B
反應(yīng)物投入量	1 mol CO2(g)和3 mol H2(g)	1 mol CH3OH(g)和1 mol H2O(g)
反應(yīng)能量變化	放出αkJ熱量	吸收19．6 kJ熱量

 
①?gòu)姆磻?yīng)開(kāi)始至達(dá)到平衡時(shí)，容器B中CH₃OH的平均反應(yīng)速率為       。
②該溫度下，B容器中反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的數(shù)值為       。
③α＝       。
④下列措施能使容器A中甲醇的產(chǎn)率增大的是       。
a．升高溫度                b．將水蒸氣從體系分離
c．用更有效的催化劑        d．將容器的容積縮小一半
（3）我國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所在甲醇燃料電池技術(shù)方面獲得新突破，組裝出了自呼吸電池。甲醇燃料電池的工作原理如下圖所示。

① 該電池工作時(shí)，b口通入的物質(zhì)為       。
② 該電池正極的電極反應(yīng)式為       。

Answer 1

（1）CH₃OH(l)＋ O₂(g)  CO (g) ＋2H₂O(g) ?H＝ －354．8 kJ/mol（2分）
（2）① 0．04 mol/L·S （2分）
② 1．92          （2分）
③ 29．4 kJ       （1分）
④ b d            （1分）
（3）① CH₃OH       （1分）
② O₂＋4e^-＋4H⁺  2H₂O（1分）

試題分析：（1）CH₃OH不完全燃燒生成CO和氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式用（①-②）÷2即得，所以答案是CH₃OH(l)＋ O₂(g)  CO (g) ＋2H₂O(g) ?H＝ －354．8 kJ/mol；
（2）①達(dá)平衡時(shí)，B容器的熱效應(yīng)是吸收 19．6 kJ熱量，即甲醇的物質(zhì)的量減少19．6/49=0．4mol，濃度減少0．4mol/L，所以容器B中CH₃OH的平均反應(yīng)速率為0．4mol/L/10s=0．04 mol/L·S
②B容器中平衡時(shí)c(CH₃OH)=1-0．4=0．6mol/L=c(H₂O)，c(CO₂)=0．4 mol/L ,c(H₂)=1．2 mol/L,所以B容器的化學(xué)平衡常數(shù)K= c(CO₂) c(H₂)³/ c(CH₃OH) c(H₂O)=1．92
③a容器的化學(xué)平衡常數(shù)是1/1．92,設(shè)平衡時(shí)甲醇的濃度為x，則1/1．92=x²/(1-x)(3-3x)³，解得x=0．6mol/L，所以α＝0．6mol/L×1L×49 kJ/mol =29．4 kJ
④a、升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，甲醇產(chǎn)率減少，錯(cuò)誤；b、將水蒸氣從體系分離，生成物濃度減小，平衡正向移動(dòng)，甲醇產(chǎn)率增大，正確；c、使用催化劑對(duì)平衡無(wú)影響，錯(cuò)誤；d、將容器的容積縮小一半，壓強(qiáng)增大，平衡正向移動(dòng)，甲醇產(chǎn)率增大，正確，答案選bd。
（3）原電池中陽(yáng)離子移向正極，所以電池右側(cè)為正極，氧氣發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O₂＋4e^-＋4H⁺  2H₂O，所以電池左側(cè)為負(fù)極，b口應(yīng)通CH₃OH。