Question

過渡排放CO₂會造成“溫室效應(yīng)”，科學(xué)家正在研究如何將CO₂轉(zhuǎn)化為可利用的資源．其中一種方案就是將CO₂轉(zhuǎn)化為可再生燃料甲醇（CH₃OH）．其化學(xué)方程式為：


請?zhí)羁眨?br>（1）寫出上述反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式______：
（2）在容積為2L的密閉容器中，用一定量的二氧化碳和一定量氫氣在一定條件下合成甲醇，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示．下列說法正確的是______（填序號）


A．在300℃，從反應(yīng)開始到平衡，甲醇的平均反應(yīng)速率v（CH₃OH）=

nA

tA

mol?（L?min）^-1
B．反應(yīng)體系從300℃升溫到500℃，平衡常數(shù)K變化大
C．該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)
D．處于C點(diǎn)的反應(yīng)體系從300℃升高到500℃，

n(H2)

n(CH3OH)

增大
（3）25℃，1.01×10⁵Pa時(shí)，16g 液態(tài)甲醇完全燃燒，當(dāng)恢復(fù)到原狀態(tài)時(shí)，放出369.2kJ的熱量，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：______．
（4）選用合適的合金為電極，以氫氧化鈉、甲醇、水、氧氣為原料，可以制成一種以甲醇為原料的燃料電池，此電池的負(fù)極應(yīng)加入或通入的物質(zhì)是______；正極的電極反應(yīng)式：______．

Answer 1

（1）根據(jù)K=生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，得出K=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

，故答案為：K=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

；
（2）A、化學(xué)反應(yīng)速率等于單位時(shí)間內(nèi)物質(zhì)濃度的變化量，甲醇的平均反應(yīng)速率v（CH₃OH）=

nA 2

tA

mol?（L?min）^-1，故A錯(cuò)誤；
B、根據(jù)圖示信息：升高溫度，甲醇的物質(zhì)的量減少，所以反應(yīng)逆向進(jìn)行，即反應(yīng)是放熱反應(yīng)，對于放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡常數(shù)減小，故B錯(cuò)誤；
C、根據(jù)圖示信息：升高溫度，甲醇的物質(zhì)的量減少，所以反應(yīng)逆向進(jìn)行，即反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故C正確；
D、C點(diǎn)時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，升高溫度，對于該放熱反應(yīng)，平衡逆向進(jìn)行，所以

n(H2)

n(CH3OH)

增大，故D正確；
故選CD．
（3）16g 液態(tài)甲醇完全燃燒，當(dāng)恢復(fù)到原狀態(tài)時(shí)，放出369.2kJ的熱量，則1mol 液態(tài)甲醇完全燃燒，當(dāng)恢復(fù)到原狀態(tài)時(shí)，放出725.8kJ的熱量，即熱化學(xué)方程式為：
CH₃OH（l）+

3

2

 O₂=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.8kJ/mol，故答案為：CH₃OH（l）+

3

2

 O₂=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.8kJ/mol；
（4）甲醇為原料的燃料電池中，燃料甲醇為負(fù)極，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，氧氣是正極，發(fā)生得電子得還原反應(yīng)，根據(jù)所給試劑，只能選擇氫氧化鈉為電解質(zhì)，在堿性環(huán)境下，氧氣的放電情況為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案為：甲醇；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．