Question

【題目】開發新能源是解決環境污染的重要舉措，其中甲醇、甲烷是優質的清潔燃料，可制作燃料電池．

已知：①

②

③．

甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態水的熱化學方程式為 ______ ．

生產甲醇的原料CO和可由反應得到．

①一定條件下的平衡轉化率與溫度、壓強的關系如圖則 ______ 填“”、“”或“”，下同、B、C三點處對應平衡常數、、的大小順序為 ______ ．

②時，將和通入容積為1L的定容密閉容器中發生反應，能說明該反應已經達到平衡狀態的是 ______ 填序號．

.容器的壓強恒定

.容器內氣體密度恒定

正逆

單位時間內消耗同時生成

甲醇燃料電池簡稱由于結構簡單、能量轉化率高、對環境無污染，可作為常規能源的替代品而越來越受到關注．DMFC工作原理如圖2所示：通入a氣體的電極是原電池的 ______ 極填“正”或“負”，其電極反應式為 ______ ．

某研究小組將兩個甲烷燃料電池串聯后作為電源，進行飽和氯化鈉溶液電解實驗，如圖3所示U形管中氯化鈉溶液的體積為閉合K后，若每個電池甲烷用量均為標況，且反應完全，則理論上通過電解池的電量為 ______ 列式計算．法拉第常數，若產生的氣體全部逸出，電解后溶液混合均勻，電解后U形管中溶液的pH為 ______ ．

Answer 1

【答案】 ac 負 13

【解析】

（1）根據熱化學方程式利用蓋斯定律計算反應熱并書寫熱化學方程式；

（2）①在200℃時，看不同壓強下CO的轉化率大小，結合化學方程式中反應前后氣體的體積變化解答；正反應吸熱，隨溫度升高，平衡正向移動，化學平衡常數K增大；

②可逆反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等各組分濃度保持不變；

（3）根據圖知，交換膜是質子交換膜，則電解質溶液呈酸性，根據氫離子移動方向知，通入a的電極為負極、通入b的電極為正極，負極上甲醇失去電子發生氧化反應，正極上是氧氣得到電子發生還原反應，酸性溶液中生成水；

（4）電解氯化鈉溶液的化學方程式為2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑，可知關系式1 mol CH4～8 mol e-～8molNaOH計算．

根據蓋斯定律，將已知反應得到，所以該反應的，即，故答案為：；

在圖a的位置，平行與縱軸畫一條虛線，可見的轉化率，在反應中，生成物的氣體體積大于反應物，壓強增大時平衡向逆向移動，故，正反應吸熱，隨溫度升高，平衡正向移動，化學平衡常數K增大，所以，故答案為：；；

可逆反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等各組分濃度保持不變，

反應前后氣體體積不同，所以容器的壓強恒定時反應達到平衡狀態，故a正確；

容器體積不變，氣體質量不變，所以容器內氣體密度始終恒定，故b錯誤；

正逆，說明正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，故c正確；

單位時間內消耗同時生成，都是正反應速率，不能說明反應達到平衡狀態，故d錯誤；故答案為：ac；

根據圖知，交換膜是質子交換膜，則電解質溶液呈酸性，根據氫離子移動方向知，通入a的電極為負極、通入b的電極為正極，負極上甲醇失去電子發生氧化反應，負極反應式為，正極上氧氣得電子發生還原反應，電極反應式為，故答案為：負；；

電解氯化鈉溶液的化學方程式為，可知關系式，故若每個電池甲烷通入量為標準狀況，生成，，；電解池通過的電量為題中雖然有兩個燃料電池，但電子的傳遞量只能用一個池的甲烷量計算，故答案為：；13。