Question

甲醇來源豐富、價(jià)格低廉、運(yùn)輸貯存方便，是一種重要的化工原料，有著重要的用途和應(yīng)用前景．
（1）工業(yè)生產(chǎn)甲醇的常用方法是CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；△H=-90.8kJ?mol^-1．
已知：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）；△H=-571.6kJ?mol^-1；
H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）；△H=-241.8kJ?mol^-1；
2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）；△H=-566.0kJ?mol^-1；
CH₃OH（g）═CH₃OH（l）；△H=-37.3kJ?mol^-1．
①計(jì)算液體CH₃OH的燃燒熱為

-1453/mol

．
②若在恒溫恒容的容器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），下列表示該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志有

BC

（填字母）．
A．有1個(gè)HH鍵生成的同時(shí)有3個(gè)CH鍵生成
B．CO百分含量保持不變
C．容器中混合氣體的壓強(qiáng)不變化
D．容器中混合氣體的密度不變化
（2）制甲醇所需要的H2，可用下列反應(yīng)制�。篐₂O（g）+CO（g）?H₂（g）+CO₂（g）；△H＜0．某溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1，若起始時(shí)c（CO）=1mol?L^-1，c（H₂O）=2mol?L^-1，試回答下列問題：
①該溫度下，反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后，測得H2的濃度為0.5mol?L^-1，則此時(shí)該反應(yīng)v（正）

＞

（填“＞”“＜”或“=”）v（逆）．
②若反應(yīng)溫度不變，達(dá)到平衡后，H2O的轉(zhuǎn)化率為

33.3%

．
（3）某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖所示的甲醇燃料電池裝置．
①該電池工作時(shí)，OH^-向

b

（填“a”或“b”）極移動(dòng)．
②工作一段時(shí)間后，測得溶液的pH減小，該電池負(fù)極反應(yīng)的電極反應(yīng)式為

CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O

．

Answer 1

分析：（1）①燃燒熱是完全燃燒1mol物質(zhì)生成最穩(wěn)定的產(chǎn)物過程所放出的熱量，據(jù)此書寫熱化學(xué)方程式；
②根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：逆、定、動(dòng)、變、等來回答判斷；
（2）①根據(jù)濃度熵和平衡常數(shù)K的關(guān)系來確定反應(yīng)的方向，進(jìn)而確定化學(xué)反應(yīng)速率；
②根據(jù)三段式計(jì)算物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率；
（3）燃料電池的工作原理：電池的負(fù)極一定是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，在正極上一定是發(fā)生氧氣得電子的還原反應(yīng)．

解答：解：（1）①燃燒熱是完全燃燒1mol物質(zhì)生成最穩(wěn)定的產(chǎn)物過程所放出的熱量，液體CH₃OH的燃燒的熱化學(xué)方程式為：2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l），根據(jù)蓋斯定律，該反應(yīng)與下列四個(gè)反應(yīng)：
a、2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）；△H=-571.6kJ?mol^-1；
b、CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；△H=-90.8kJ?mol^-1；
c、2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）；△H=-566.0kJ?mol^-1；
d、CH₃OH（g）═CH₃OH（l）；△H=-37.3kJ?mol^-1的關(guān)系為：
所求的反應(yīng)=2a-2b+c-2d，所以液體CH₃OH的燃燒熱△H=2（-571.6kJ?mol^-1）-2（-90.8kJ?mol^-1）+（-566.0kJ?mol^-1）-2（-37.3kJ?mol^-1）=-1453KJ/mol，
故答案為：-1453KJ/mol；
②A．有1個(gè)H-H鍵生成的同時(shí)有3個(gè)C-H鍵生成，不能證明正逆反應(yīng)速率相等，故A錯(cuò)誤；
B．CO百分含量保持不變，證明達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài)，故B正確；
C．該反應(yīng)是一個(gè)前后氣體體積變化的反應(yīng)，容器中混合氣體的壓強(qiáng)不變化，證明達(dá)到了平衡狀態(tài)，故C正確；
D．混合氣體質(zhì)量守恒，體積恒定，所以容器中混合氣體的密度不會(huì)發(fā)生變化，故D錯(cuò)誤；
故選BC；
（2）①H₂O（g）+CO（g）?H₂（g）+CO₂（g）
初始濃度：2       1       0       0
變化濃度：0.5     0.5     0.5      0.5
末態(tài)濃度：1.5      0.5     0.5      0.5
此時(shí)濃度熵Qc=

0.5×0.5

1.5×0.5

=

1

3

＜1，即反應(yīng)會(huì)正向進(jìn)行，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，故答案為：大于；
②若反應(yīng)溫度不變，達(dá)到平衡后，設(shè)H₂O的變化濃度為x，
           H₂O（g）+CO（g）?H₂（g）+CO₂（g）
初始濃度：2       1       0       0
變化濃度：x        x       x        x
末態(tài)濃度：2-x      1-x      x        x
則

x2

(2-x)(1-x)

=1，解得x=

2

3

，所以水的轉(zhuǎn)化率=

2 3

2

×100%≈33.3%，故答案為：33.3%；
（3）①燃料電池的工作原理：電池的負(fù)極一定是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，在正極上一定是發(fā)生氧氣得電子的還原反應(yīng)，所以a為正極，b是負(fù)極，電解質(zhì)里的陰離子移向電池的負(fù)極，所以該電池工作時(shí)，OH^-向b極移動(dòng)，故答案為：b；
②電池負(fù)極是燃料甲醇發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，在堿性環(huán)境下，反應(yīng)的電極反應(yīng)式為CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O，故答案為：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題是一道關(guān)于化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡、熱化學(xué)、電化學(xué)等知識(shí)的綜合考查題，考查學(xué)生分析和解決問題的能力，難度大．