甲醇可作为燃料电池的原料．以CH4和H2O为原料.通过下列反应来制备甲醇．Ⅰ:CH4(g)+H2O+3H2(g)△H=+206.0kJ?mol-1Ⅱ:CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)△H=-129.0kJ?mol-1(1)CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH(g)和H2(g)的热化学方程式为．(2)将1.0mol CH4和2.0mol H2O(g) 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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甲醇可作为燃料电池的原料．以CH₄和H₂O为原料，通过下列反应来制备甲醇．
Ⅰ：CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H=+206.0kJ?mol^-1
Ⅱ：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H=-129.0kJ?mol^-1
（1）CH₄（g）与H₂O（g）反应生成CH₃OH（g）和H₂（g）的热化学方程式为

．
（2）将1.0mol CH₄和2.0mol H₂O（g）通入容积为100L的反应室中，在一定条件下发生反应Ⅰ，测得在一定的压强下CH₄的转化率与温度的关系如图1．

①假设100℃时达到平衡所需的时间为5min，则用H₂表示该反应从开始到达到平衡时的反应速率为

．
②100℃时反应Ⅰ的平衡常数为

．
（3）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是通电后，将Co²⁺氧化成Co³⁺，
然后以Co³⁺作氧化剂把水中的甲醇氧化成CO₂而净化．
实验室用图2装置模拟上述过程：
①完成除去甲醇的离子方程式：

②若图2装置中的电源为甲醇-空气-KOH溶液的燃料电池，则电池负极的电极反应式：

；
③净化含1mol甲醇的水，理论上燃料电池需消耗KOH

mol．

考点：用盖斯定律进行有关反应热的计算,转化率随温度、压强的变化曲线,电解原理

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）根据盖斯定律书写热化学方程式；
（2）100℃时达到平衡时，甲烷转化率为50%，结合化学平衡三段式列式计算平衡时各组分的物质的量；
①根据c=

△n

△t

计算v（H₂）；
②计算平衡状态时各物质的浓度，代入平衡常数表达式计算；
（3）①以Co³⁺做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO₂而净化，自身被还原为Co²⁺，原子守恒与电荷守恒可知，还原生成H⁺，
配平书写为：6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺；
②负极发生氧化反应，甲醇在负极失去电子，碱性条件下生成碳酸根与水；
③利用电池反应方程式2CH₃OH+3O₂+4KOH═2K₂CO₃+6H₂0分析．

解答： 解：（1）I：CH₄ （g）+H₂O （g）=CO （g）+3H₂ （g）△H=+206.0kJ?mol^-1
II：CO （g）+2H₂ （g）=CH₃OH （g）△H=-129.0kJ?mol^-1
依据盖斯定律，Ⅰ+Ⅱ得到：CH₄（g）+H₂O（g）=CH₃OH （g）+H₂（g））△H=+77kJ?mol^-1
故答案为：CH₄（g）+H₂O（g）=CH₃OH （g）+H₂（g））△H=+77.0kJ?mol^-1；
（2）将1.0mol CH₄和2.0mol H₂O （ g ）通入容积固定为100L的反应室，在一定条件下发生反应I，由图象可知100℃甲烷转化率为50%，故参加反应的甲烷为1mol×50%=0.5mol，则：
              CH₄ （g）+H₂O （g）=CO （g）+3H₂ （g）
起始量（mol）：1.0      2.0     0         0
变化量（mol）：0.5      0.5      0.5     1.5
平衡量（mol）：0.5       1.5      0.5      1.5
①假设100℃时达到平衡所需的时间为5min，则用H₂表示该反应的平均反应速率=

1.5mol

100L

5min

=0.003 mol?L^-1?min^-1，
故答案为：0.003 mol?L^-1?min^-1；
②100℃时反应I的平衡浓度为c（CH₄）=0.005mol/L，c（H₂O）=0.015mol/L，c（CO）=0.005mol/L，c（H₂）=0.015mol/L，
平衡常数K=

0.005×0.0153

0.005×0.015

=2.25×10^-4，
故答案为：2.25×10^-4；
（3）①以Co³⁺做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO₂而净化，自身被还原为Co²⁺，结合原子守恒与电荷守恒可知，还原生成H⁺，配平书写离子方程式为：
6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺，
故答案为：6、CO₂↑、6、6H⁺；
②负极发生氧化反应，甲醇在负极失去电子，碱性条件下生成碳酸根与水，负极电极反应式为：CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O．
故答案为：CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O
③甲醇-空气-KOH溶液的燃料电池的总反应方程式为2CH₃OH+3O₂+4KOH═2K₂CO₃+6H₂O，CH₃OH与KOH的物质的量之比为1：2，1molCH₃OH反应，应有2molKOH参与反应．
故答案为：2．

点评：本题考查热化学方程式书写、化学平衡图象、影响化学平衡因素、平衡常数与反应速率计算、原电池等，掌握基础是解本题的关键，题目难度中等．

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相关习题

科目：高中化学 来源： 题型：

下列离子方程式的书写不正确的是（　　）

A、实验室用过氧化氢从海带中提碘：2I^-+H₂O₂+2H⁺═I₂+2H₂O

B、用二氧化硫的溶液吸收溴蒸气：Br₂+SO₂+2H₂O═4 H⁺+2 Br^-+SO₄^2-

C、用氯气氧化氢溴酸：Cl₂+2 Br^-=Br₂+2 Cl ^-

D、用醋酸中和氢氧化钠溶液：H⁺+OH^-═H₂O

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科目：高中化学 来源： 题型：

将0.1mol有机化合物A与标准状况下5.6L氧气混合，一定条件下两者完全反应，只有CO、CO₂和H₂O三种产物，将全部产物依次通入足量的浓硫酸和碱石灰中，浓硫酸增重5.4克，碱石灰增重4.4克，还有标准状况下2.24L气体的剩余，求：
（1）有机化合物A的分子式（要求写出推理过程）；
（2）若有机化合物A能与钠反应放出氢气，请写出A的结构简式；
（3）写出所有比A多一个-CH₂-原子团的同系物的结构简式．

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科目：高中化学 来源： 题型：

2013年12月杭州多日被雾霾笼罩，有报道称雾霾颗粒中汽车尾气占20%以上．已知汽车尾气中的主要污染物为NO_x、CO、燃烧源超细颗粒（PM2.5）等有害物质．目前，已研究出了多种消除汽车尾气污染的方法．
Ⅰ．在汽车尾气系统中装置催化转化器，可有效降低NO_X的排放．
已知：
N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ?mol^-1
2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221.0kJ?mol^-1
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ?mol^-1
（1）尾气转化的反应之一：2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=

．
（2）已知：N₂、O₂分子中化学键的键能分别是946kJ?mol^-1、497kJ?mol^-1，则NO分子中化学键的键能为

kJ?mol^-1．
（3）当质量一定时，增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速率．图1表示在其他条件不变时，反应：
2NO（g）+2CO（g）?2CO₂（g）+N₂（g）中NO的浓度[c（NO）]随温度（T）、催化剂表面积（S）和时间（t）的变化曲线．若催化剂的表面积S₁＞S₂，在图1中画出c（NO）在T₁、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线．
Ⅱ．还原法．用活性炭还原法处理氮氧化物．有关反应为：C（s）+2NO（g）N₂（g）+CO₂ （g）△H．某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO，恒温（T₁℃）条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

浓度/mol?L^-1 时间/min	NO	N₂	CO₂
0	0.100	0	0
10	0.058	0.021	0.021
20	0.040	0.030	0.030
30	0.040	0.030	0.030
40	0.032	0.034	0.017
50	0.032	0.034	0.017

（1）T₁℃时，该反应的平衡常数K=

（保留两位小数）．
（2）30min后，改变某一条件，反应重新达到平衡，则改变的条件可能是

．
（3）若30min后升高温度至T₂℃，达到平衡时，容器中NO、N₂、CO₂的浓度之比为 5：3：3，则该反应的
△H

0（填“＞”、“=”或“＜”）．
Ⅲ．变废为宝．
（1）CO可用于合成CH₃OH，反应方程式为：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），在一定温度压强下（甲醇为气体），在容积为2L的密闭容器中通入0.2mol CO与0.4mol H₂，达平衡时CO的转化率50%，再加入1.0mol CO后重新达到平衡，则CO的转化率

（填“增大”、“不变”或“减小”），CH₃OH的体积分数

（填“增大”、“不变”或“减小”）；
（2）以NO₂、O₂、熔融NaNO₃组成的燃料电池装置如图2所示，在使用过程中石墨I电极反应生成一种氧化物 Y，有关电极反应可表示为

．

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科目：高中化学 来源： 题型：

1molCH₄气体完全燃烧放出的热量为802kJ，但不完全燃烧生成CO气体和液态水时，放出的热量为519kJ，如果1molCH₄气体与n g O₂燃烧生成CO、CO₂气体和液态水，放出731.25kJ热量．
（1）写出CH₄气体不完全燃烧的热化学方程式．
（2）写出CO气体完全燃烧的热化学方程式
（3）计算n的值．

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科目：高中化学 来源： 题型：

实验是进行化学研究的重要手段之一．请回答下列问题：
（1）下列实验操作，错误的是

（填写序号）．
a．用纸槽往试管里装粉末状药品时，试管应先横放再直立
b．称取氢氧化钠固体时，应将氢氧化钠固体直接放在左边托盘内，右边托盘放砝码
c．试管、烧杯、量筒、集气瓶都不能用酒精灯直接加热
d．用试纸检验气体性质时，手拿着试纸经水润洗后靠近气体观察试纸颜色的变化
e．闻气体气味时，应取一瓶盛满气体的集气瓶，稍打开玻璃片，用手轻轻扇地在瓶口扇动，使极少量的气体飘进鼻孔，闻气味
（2）实验室需要450mL 0.1mol?L^-1NaOH溶液和500mL 0.5mol?L^-1硫酸溶液．请回答下
列问题：
①在如图所示仪器中，配制上述溶液肯定不需要的是

（填序号），除图中已有仪器外，配制上述溶液还需要的玻璃仪器有

．

②在容量瓶的使用方法中，下列操作正确的是

（填写序号）．
a．使用容量瓶前检验是否漏水
b．容量瓶用水洗净后，再用待配溶液洗涤
c．配制溶液时，若试样是液体，用量筒取样后用玻璃棒引流注入容量瓶中，然后加蒸馏水．
d．盖好瓶塞，用食指顶住瓶塞，另一只手托住瓶底，把容量瓶反复倒转多次，摇匀．
③配制450mL 0.1mol?L^-1 NaOH溶液的实验步骤如下：
a．计算应称取氢氧化钠固体的质量为

g．
b．称量氢氧化钠固体．
c．将烧杯中的溶液注入容量瓶，并用少量蒸馏水洗涤烧杯内壁2～3次，洗涤液也注入容
量瓶．
d．用适量的蒸馏水溶解称量好的氢氧化钠固体，冷却．
e．盖好瓶塞，反复上下颠倒，摇匀．
f．继续向容量瓶中加蒸馏水至刻度线下1～2cm时，改用胶头滴管滴加蒸馏水至凹液面与刻度线相切．上述步骤的正确操作顺序为

（用序号表示）．
④根据计算得知，需用量筒量取质量分数为98%、密度为1.84g/cm³的浓硫酸的体积为

mL，如果实验室有15mL、20mL、50mL量筒，应选用

mL量筒最好．

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科目：高中化学 来源： 题型：

课题式研究性学习是培养学生创造思维的良好方法．某研究性学习小组将下列装置如图连接，D、F、X、Y 都是铂电极、C、E是铁电极．将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色．试回答下列问题：
（1）电源B极的名称是

．
（2）甲装置中电解反应的总化学方程式是：

．
（3）设电解质溶液过量，则同一时内C、D电极上参加反应的单质或生成的单质的物质的量之比是

．
（4）欲用丙装置将粗铜（含少量铁、锌等杂质）精炼，G极材料应该是

（填“粗铜”或“精铜”），电解液中原电解质的物质的量浓度将

（填“变大”、“变小”或“不变”）．
（5）装置丁中的现象是

．
（6）设甲池中溶液的体积在电解前后都是500mL，当乙池所产生气体的体积为4.48L（标准状况）时，甲池中所生成物质的物质的量浓度为

mol/L．

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科目：高中化学 来源： 题型：

甲醇是一种优质燃料，可制作燃料电池．
（1）工业上可用下列两种反应制备甲醇：
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂
已知：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H₃．则2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）的反应热△H=

（用△H₁、△H₂、△H₃表示）．
（2）生产甲醇的原料CO和H₂来源于：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H₄．
①一定条件下CH₄的平衡转化率与温度、压强的关系如图a．则△H₄

0，P₁P₂．（填“＜”、“＞”或“=”）
②100℃时，将1mol CH₄和2mol H₂O通入容积为100L的反应室，达到平衡时CH₄的转化率为0.5.100℃时该反应的平衡常数K=

．
（3）某实验小组设计如图b所示的电池装置，正极的电极反应式为

．

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科目：高中化学 来源： 题型：

下列的醇没有同分体异构的是（　　）

A、乙醇

B、丙醇

C、丁醇

D、甲醇

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