Question

【题目】甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景．工业上一般采用下列反应合成甲醇CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H

（1）下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数（K）．

温度	250℃	300℃	350℃
K	3.041	1.000	0.120

由表中数据判断△H 0（填“＞”、“=”或“＜”），化学平衡常数表达式K= ；

（2）300℃时，在体积为2.0L的密闭容器中通入2mol CO和4mol H2，经过20s 达到平衡状态，

①计算20s内CO的反应速率为 ，此时容器中甲醇的体积分数为 ；

②若向上述平衡体系中同时加入1mol CO，2mol H2和1mol CH3OH气体，平衡移动情况是

（填“向右”、“向左”或“不移动”），原因是 ；

（3）已知在常温常压下：

①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H1=﹣1277.0kJ/mol

②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H2=﹣566.0kJ/mol

③H2O（g）=H2O（l）△H3=﹣44kJ/mol写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式： ；

（4）甲醇，氧气可制作燃料电池，写出以氢氧化钾为电解质甲醇燃料电池负极反应式 ；如图，电解KI溶液制碘，在粗试管中加入饱和的KI溶液，然后再加入苯，插入一根石墨电极和一根铁电极，使用该燃料电池做电源，铁电极与 极（填正或负）相连接，通电一段时间后，断开电源，振荡试管，上层溶液为 色，当有1.27g 碘单质生成时，需要 g CH3OH．

Answer 1

【答案】（1）＜；；

（2）①0.025mol/（Ls）；25%；②向右；若向上述平衡体系中同时加入1mol CO，2mol H2和1mol CH3OH气体，此时浓度c（CO）=0.5mol/L+mol/L=1mol/L，n（H2）=2（1﹣0.5）mol/L+=2mol/L，c（CH3OH）=0.5mol/L+=1mol/L，计算此时浓度上海Qc==0.25＜K=1，平衡向右移动；

（3）CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=﹣443.5KJ/mol；

（4）CH3OH+8OH﹣﹣6e﹣=CO32﹣+6H2O；负；紫红；0.053g．

【解析】（1）随温度升高平衡常数减小，升温平衡逆向进行，正反应为放热反应，△H＜0，CO（g）+2H2（g）CH3OH（g），K=，

（2）①300℃时，在体积为2.0L的密闭容器中通入2mol CO和4mol H2，经过20s 达到平衡状态，结合化学平衡三行计算列式计算，300℃时平衡常数=1，设CO消耗浓度x，

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始量（mol/L） 1 2 0

变化量（mol/L） x 2x x

平衡量（mol/L）1﹣x 2﹣2x x

=1

x=0.5mol/L，

20s内CO的反应速率==0.025mol/（Ls），

此时容器中甲醇的体积分数=×100%=25%，

②若向上述平衡体系中同时加入1mol CO，2mol H2和1mol CH3OH气体，此时浓度c（CO）=0.5mol/L+mol/L=1mol/L，n（H2）=2（1﹣0.5）mol/L+=2mol/L，c（CH3OH）=0.5mol/L+=1mol/L，

计算此时浓度上海Qc==0.25＜K=1，反应正向进行，平衡移动情况是向右，

（3）①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H1=﹣1277.0kJ/mol

②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H2=﹣566.0kJ/mol

③H2O（g）=H2O（l）△H3=﹣44kJ/mol，

盖斯定律计算得到：（ ）①﹣②+4×③）×写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=﹣443.5KJ/mol，

（4）甲醇燃料碱性电池中，甲醇在负极上发生氧化反应，甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH3OH+8OH﹣﹣6e﹣=CO32﹣+6H2O，电解KI溶液制碘，在粗试管中加入饱和的KI溶液，然后再加入苯，插入一根石墨电极和一根铁电极，使用该燃料电池做电源，铁电极与电源负极相连，通电一段时间后，断开电源，振荡试管，碘单质溶于苯，上层溶液为紫红色，当有1.27g 碘单质生成时，n（I2）==0.005mol，电子守恒：2I﹣﹣2e﹣=I2，CH3OH+8OH﹣﹣6e﹣=CO32﹣+6H2O，CH3OH～6e﹣～3I2，

甲醇物质的量=mol，质量=mol×32g/mol=0.053g，