Question

科學(xué)家利用太陽(yáng)能分解水生成的氫氣在催化劑作用下與二氧化碳反應(yīng)生成甲醇，并開(kāi)發(fā)出直接以甲醇為燃料的燃料電池。已知H₂（g）、CO（g）和CH₃OH（l）的燃燒熱△H分別為-285.8kJ·mol^-1、-283.0kJ·mol^-1和-726.5kJ·mol^-1。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）寫(xiě)出CO燃燒的熱化學(xué)方程式_____     ________；

（2）寫(xiě)出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為_____________；

（3）在容積為2L的密閉容器中，由CO₂和H₂合成甲醇，在其他條件不變得情況下，考察溫度對(duì)反應(yīng)的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示（注：T₁、T₂均大于300℃）；

①溫度升高該反應(yīng)的平衡常數(shù)        （增大、減小、不變）

②B過(guò)程用H₂表示該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率是            mol·L^-1·min^-1

（4）在直接以甲醇為燃料的電池中，電解質(zhì)溶液為堿性，總反應(yīng)為：CH₃OH+3/2O₂+2OH^-==CO₃^2-+3H₂O，負(fù)極的反應(yīng)式為                       。

 

Answer 1

、(1)2 CO(g) +O₂(g) = 2 CO₂(g) △H=-566KJ·mol^-1

(2)   CH₃OH(l)+ O₂(g)=CO(g)+2H₂O(l)     △H=-443.5kJ·mol^-1

(3) 減小  3n(B)/[2×t(B)]   (4) CH₃OH-6e^-+8OH^-==CO₃^2-+6H₂O

解析:本題綜合考查了化學(xué)反應(yīng)原理的相關(guān)知識(shí)。

（2）由蓋斯定律求解：

2 CO(g) + O₂(g) = 2 CO₂(g) △H=-566KJ·mol^-1    ②

CH₃OH(l)+3/2 O₂(g)=CO₂(g)+2 H₂O(l)    △H=-726.5kJ·mol^-1     ③

將③-②/2可知： CH₃OH(l)+O₂(g)=CO(g)+2 H₂O(l)     △H=-443.5kJ·mol^-1

（3）反應(yīng)方程式：CO₂＋3O₂=CH₃OH＋H₂O

由圖像可知，在T₂溫度下反應(yīng)先達(dá)到平衡，但甲醇的量相對(duì)少，即升溫平衡左移，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，平衡常數(shù)減小。

依據(jù)反應(yīng)速率的公式可知：υ（甲醇）=n(B)/[2×t(B)]，而υ（氫氣）=3n(B)/[2×t(B)]

(4)燃料電池中總反應(yīng)為：CH₃OH+3/2O₂+2OH^-==CO₃^2-+3H₂O，

負(fù)極的反應(yīng)式為：CH₃OH-6e^-+8OH^-==CO₃^2-+6H₂O

正極的反應(yīng)式為：O₂＋2H₂O＋4e^－=4OH^－