Question

过渡排放CO₂会造成“温室效应”，科学家正在研究如何将CO₂转化为可利用的资源．其中一种方案就是将CO₂转化为可再生燃料甲醇（CH₃OH）．其化学方程式为：
请填空：
（1）写出上述反应的平衡常数表达式

K=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

：
（2）在容积为2L的密闭容器中，用一定量的二氧化碳和一定量氢气在一定条件下合成甲醇，实验结果如图所示．下列说法正确的是

CD

（填序号）
A．在300℃，从反应开始到平衡，甲醇的平均反应速率v（CH₃OH）=

nA

tA

mol?（L?min）^-1
B．反应体系从300℃升温到500℃，平衡常数K变化大
C．该反应的正反应为放热反应
D．处于C点的反应体系从300℃升高到500℃，

n(H2)

n(CH3OH)

增大
（3）25℃，1.01×10⁵Pa时，16g 液态甲醇完全燃烧，当恢复到原状态时，放出369.2kJ的热量，该反应的热化学方程式为：

CH₃OH（l）+

3

2

O₂=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.8kJ/mol

．
（4）选用合适的合金为电极，以氢氧化钠、甲醇、水、氧气为原料，可以制成一种以甲醇为原料的燃料电池，此电池的负极应加入或通入的物质是

甲醇

；正极的电极反应式：

O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-

．

Answer 1

分析：（1）根据化学平衡常数故的书写方法：K=生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积来书写；
（2）A、化学反应速率等于单位时间内物质浓度的变化量来计算回答；
B、升高温度，对于放热反应平衡常数减小；
C、根据温度变化导致的甲醇的浓度的变化来回答；
D、C点时反应达到平衡状态，升高温度，对于放热反应，平衡逆向进行；
（3）根据热化学方程式的含义和书写方法来回答；
（4）甲醇为原料的燃料电池，甲醇为负极，氧气是正极，根据两极的放电规律来回答．

解答：解：（1）根据K=生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，得出K=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

，故答案为：K=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

；
（2）A、化学反应速率等于单位时间内物质浓度的变化量，甲醇的平均反应速率v（CH₃OH）=

nA 2

tA

mol?（L?min）^-1，故A错误；
B、根据图示信息：升高温度，甲醇的物质的量减少，所以反应逆向进行，即反应是放热反应，对于放热反应，升高温度，平衡常数减小，故B错误；
C、根据图示信息：升高温度，甲醇的物质的量减少，所以反应逆向进行，即反应是放热反应，故C正确；
D、C点时反应达到平衡状态，升高温度，对于该放热反应，平衡逆向进行，所以

n(H2)

n(CH3OH)

增大，故D正确；
故选CD．
（3）16g 液态甲醇完全燃烧，当恢复到原状态时，放出369.2kJ的热量，则1mol 液态甲醇完全燃烧，当恢复到原状态时，放出725.8kJ的热量，即热化学方程式为：
CH₃OH（l）+

3

2

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

3

2

 O₂=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.8kJ/mol；
（4）甲醇为原料的燃料电池中，燃料甲醇为负极，发生失电子的氧化反应，氧气是正极，发生得电子得还原反应，根据所给试剂，只能选择氢氧化钠为电解质，在碱性环境下，氧气的放电情况为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案为：甲醇；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．

点评：本题是一道化学平衡常数化学平衡移动以及电化学和热化学知识的一道综合题，注重了对高考常考查知识的点的训练，题目难度较大．