Question

【題目】工業(yè)上用CO、CO2均可以生產(chǎn)甲醇。CO在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。

（1）圖1是反應(yīng)時CO和CH3OH(g)的濃度隨時間變化情況。從反應(yīng)開始到平衡，用H2濃度變化表示平均反應(yīng)速率v(H2)=___；

（2）圖2表示該反應(yīng)進行過程中能量的變化，請根據(jù)圖像寫出反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：___；

（3）在載人航天器的生態(tài)系統(tǒng)中，不僅要求分離去除CO2，還要求提供充足的O2。某種電化學(xué)裝置可實現(xiàn)如下轉(zhuǎn)化：2CO2=2CO+O2，CO可用作燃料。已知該反應(yīng)的陽極反應(yīng)為：4OH-―4e-=O2↑+2H2O，則陰極反應(yīng)式為：___；

（4）一種甲醇燃料電池，使用的電解質(zhì)溶液是2mol·L-1的KOH溶液。

請寫出加入(通入)a物質(zhì)一極的電極反應(yīng)式___。

Answer 1

【答案】0.15mol/(L·min) CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=－91kJ/mol 2CO2+2H2O+4e-=2CO+4OH- CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O

【解析】

(1)依據(jù)速率公式進行計算；

(2)根據(jù)熱化學(xué)反應(yīng)方程式的特點進行分析解答；

(3)根據(jù)電解池工作原理和氧化還原反應(yīng)規(guī)律書寫電解反應(yīng)式；

(4)根據(jù)燃料電池的特點，燃料做負極來書寫電解反應(yīng)式。

(1)由圖1可知，CO是反應(yīng)物，變化量為0.75 mol/L，根據(jù)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)反應(yīng)可知，H2的濃度變化量為1.5 mol/L，所以從反應(yīng)開始到平衡，用H2濃度變化表示平均反應(yīng)速率v(H2)==0.15mol/(L·min)，故答案：0.15mol/(L·min)；

(2)由圖2可知，反應(yīng)物為：1molCO(g)和2molH2(g)反應(yīng)，生成1mol CH3OH(g)放出91kJ熱量，所以該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=－91kJ/mol，故答案：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=－91kJ/mol；

(3)已知該反應(yīng)的陽極反應(yīng)為：4OH--4e-=O2↑+2H2O，總反應(yīng)方程式為：2CO2=2CO+O2，所以陰極反應(yīng)式為：2CO2+2H2O+4e-=2CO+4OH-，故答案：2CO2+2H2O+4e-=2CO+4OH-；

（4）根據(jù)電子移動方向可知，a為負極，充入的是甲醇燃料，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O，故答案：CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O。