Question

【题目】I：运用化学反应原理知识研究如何利用CO、SO2等污染物有非常重要的意义。

(1)用CO可以合成甲醇。

已知: CH3OH(g)＋3/2 O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l) △H1

CO(g)＋1/2O2(g)＝CO2(g) △H2

H2(g)＋1/2O2(g)＝H2O(l) △H3

请写出由CO和H2形成CH3OH的热化学方程式___________________________________________

(2)—定压强下,在容积为2L的密闭容器中充入1mol CO与2mol H2,在催化剂作用下发生反应:

CO(g) +2H2(g)CH3OH(g) △H,CO转化率与温度、压强的关系如图所示:

①下列说法正确的是__________

A.若容器内气体密度恒定，反应达到平衡状态

B.若容器内各气体平均相对分子质量恒定,反应达到平衡状态

C.若v(CO)=v(CH3OH)时，反应达到平衡状态

D.反应中,催化剂使平衡向正反应方向移动

②该反应的△H________0，p2_______________p1(填“大于”“小于”或“等于”)。

③100℃时,该反应的化学平衡常数K=__________.

II:甲醇是一种燃料，也可以作为燃料电池的原料

(3)甲醇直接燃烧会产生一定的污染，某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图所示的电池装置，则电池正极的电极反应式：______，该电池工作时，溶液中的OH-向______极移动，该电池工作一段时间后，测得溶液的pH减小，则该电池总反应的离子方程式为_______________________________________；

Answer 1

【答案】CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H=2△H3+△H2-△H1 B 小于 大于 4 O2+4e-+2H2O=4OH- b 2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O

【解析】

(1)根据根据盖斯定律进行分析；

（2）①A.根据 (混)=m(混)/V进行分析；

B.根据=m（总）/n(总) 进行分析；

C.根据v(CO)正 =v(CH3OH)逆或v(CO)逆 =v(CH3OH)正进行分析；

D. 催化剂使用不能使平衡发生移动；

②升高温度，一氧化碳的转化率减小，据此判定该反应的△H；温度不变时，增大压强，平衡右移，一氧化碳转化率增大，据此判定p2与p1大小；

③据图像中一氧化碳转化率，结合“三段式”进行化学平衡常数K的计算；

(3) 甲醇燃料电池中，甲醇在负极发生氧化反应，氧气在正极发生还原反应；原电池中溶液中的阴离子向负极移动；根据原电池中正负极极反应写出电池总反应的离子方程式。

(1)①CH3OH(g)＋3/2 O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)△H1；②CO(g)＋1/2O2(g)＝CO2(g)△H2；③H2(g)＋1/2O2(g)＝H2O(l)△H3；根据盖斯定律可知：2×③+②-①可得：CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H=2△H3+△H2-△H1；综上所述，本题答案是：CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H=2△H3+△H2-△H1。

(2)①A.反应前后混合气体的质量不变，容器的体积不变，混合气体的密度恒为定值，不能判定反应达到平衡状态，错误；

B. 反应前后混合气体的质量不变，反应后混合气体的总量减小，容器内气体平均相对分子质量恒定, 反应达到平衡状态，正确；

C.没有指明正逆反应速率的方向，不能判断反应达到平衡状态，错误；

D. 催化剂的使用不能使平衡发生移动，错误；

综上所述，本题选B。

②升高温度，一氧化碳的转化率减小，该反应的△H小于0；温度不变时，增大压强，平衡右移，一氧化碳转化率增大，因此p2大于p1；综上所述，本题答案是：小于；大于。

③100℃时， 一氧化碳转化率为0.5，平衡时n(CO)=1-0.5×1=0.5mol，c(CO)=0.25mol/L，n(H2)=2-0.5×2=1 mol，c(H2)=0.5mol/L，n(CH3OH )= 0.5mol，c(CH3OH )=0.25 mol/L，因此该反应的化学平衡常数K= c(CH3OH )/c2(H2)c(CO)= 0.25/0.52×0.25=4；综上所述，本题答案是：4。

II: (3) 甲醇燃料电池中，甲醇在负极发生氧化反应，氧气在正极发生还原反应，正极的电极反应式：O2+4e-+2H2O=4OH-；原电池中溶液中的OH-向负极（b）移动；该原电池中：负极极反应为：CH4O-6e﹣+8OH-=CO32-+6H2O ,正极的电极反应式：O2+4e-+2H2O=4OH-；根据转移电子数相等可知，则该电池总反应的离子方程式为2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O；综上所述，本题答案是：O2+4e-+2H2O=4OH- ； b ； 2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6 H2O。