Question

【題目】開發(fā)、使用清潔能源發(fā)展“低碳經(jīng)濟(jì)”,正成為科學(xué)家研究的主要課題。氫氣、甲醇是優(yōu)質(zhì)的清潔燃料，可制作燃料電池。

(1)己知：2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) △H1=-1275.6kJ·mol-1

2CO(g)+O2(g)=2CO2 (g) △H2=-566.0 kJ·mol-1

H2O(g)=H2O(l) △H3=-44.0 kJ·mol-1

寫出甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式：___________________________________________________

(2)生產(chǎn)甲醇的原料CO和H2來源于：CH4(g)+H2O(g)CO(g) +3H2(g)

①一定條件下CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖a。則p1__________p2(填“<”、“>”、“=”)

②A、B、C三點(diǎn)處對應(yīng)平衡常數(shù)(KA、KB、KC) 的由大到小順序?yàn)?/span>_______________。

③100℃時(shí)，將1molCH4和2molH2O通入容積為100L的反應(yīng)室，反應(yīng)達(dá)平衡的標(biāo)志是：__________。

A．容器內(nèi)氣體密度恒定 B．單位時(shí)間內(nèi)消耗0.1mol CH4同時(shí)生成0.3molH2

C．容器的壓強(qiáng)恒定 D．3v正(CH4)=v逆(H2)

(3)某實(shí)驗(yàn)小組利用CH3OH (g)、O2 (g)、KOH (aq) 設(shè)計(jì)成燃料電池，負(fù)極的電極反應(yīng)式為：_____________________________，該電池工作時(shí)，溶液的pH將__________(填“增大”“減小”“不變”)

Answer 1

【答案】 2CH3OH(l)+3O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-725.8kJ·mol-1 ＜ KC＞KB＞KA CD CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O 減小

【解析】(1). 已知：① 2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) △H1=-1275.6kJ·mol-1，②H2O(g)=H2O(l)△H3=-44.0kJ·mol-1，根據(jù)蓋斯定律，(①+②×4)÷2得表示甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式為：CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-725.8kJ·mol-1，故答案為：CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-725.8kJ·mol-1；

(2). ①. CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)為氣體增多的可逆反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動，CH4的轉(zhuǎn)化率減小，由圖a可知，相同溫度下，壓強(qiáng)為p1時(shí)的轉(zhuǎn)化率大于p2時(shí)的轉(zhuǎn)化率，則p1＜p2，故答案為：＜；

②. 由圖a可知，升高溫度，CH4的轉(zhuǎn)化率增大，說明CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡正向移動，平衡常數(shù)增大，因溫度TA＜TB＜TC，則平衡常數(shù)KC＞KB＞KA，故答案為：KC＞KB＞KA；

③. A.在恒溫恒容的條件下發(fā)生反應(yīng)CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)，容器內(nèi)氣體的密度始終不變，則容器內(nèi)氣體密度恒定，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A錯誤；B.單位時(shí)間內(nèi)消耗0.1mol CH4的同時(shí)生成0.3molH2，表示的均為正反應(yīng)速率，不能說明正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，不一定為平衡狀態(tài)，故B錯誤；C.該反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不相等的可逆反應(yīng)，容器的壓強(qiáng)恒定，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；D. 當(dāng)3v正(CH4)=v逆(H2)時(shí)，正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D正確；答案為：CD；

(3). 利用CH3OH(g)、O2(g)、KOH(aq)設(shè)計(jì)成燃料電池，在負(fù)極上，甲醇失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH3OH－6e+8OH=CO32+6H2O，該電池的總反應(yīng)式為2CH3OH+4OH+3O2=2CO32+6H2O，由總反應(yīng)式可知，溶液中c(OH)減小，溶液的pH將減小，故答案為：CH3OH－6e+8OH=CO32+6H2O；減小。