Question

开发、使用清洁能源发展“低碳经济”，正成为科学家研究的主要课题。氢气、甲醇是优质的清洁燃料，可制作燃料电池。
（1）已知：① 2CH₃OH(1) + 3O₂(g) = 2CO₂(g) + 4H₂O(g)  ΔH₁ =" –" 1275.6 kJ/mol
② 2CO(g) + O₂(g) = 2CO₂(g)    ΔH₂ =" –" 566.0 kJ/mol
③ H₂O(g) = H₂O(1)  ΔH₃ =" –" 44.0 kJ/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：___________。
（2）生产甲醇的原料CO和H₂来源于：CH₄(g) + H₂O(g) CO(g) + 3H₂(g)  ΔH>0
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T_l ________T₂(填“<”、“>”、“=”，下同)；A、B、C三点处对应平衡常数（K_A、K_B、K_C）的大小关系为___________。
     
②100℃时，将1 mol CH₄和2 mol H₂O通入容积为1 L的定容密封容器中，发生反应，能说明该反应已经达到平衡状态的是__________
a．容器内气体密度恒定  
b．单位时间内消耗0.1 mol CH₄同时生成0.3 mol H₂
c．容器的压强恒定      
d．3v正(CH₄) = v逆(H₂)
如果达到平衡时CH₄的转化率为0.5，则100℃时该反应的平衡常数K =___________
（3）某实验小组利用CO(g) 、 O₂(g) 、KOH（aq）设计成如图b所示的电池装置，则该电池负极的电极反应式为___________。

Answer 1

（共12分）（每空2分）
（1）CH₃OH(1) + O₂(g) =" CO(g)" + 2H₂O(1)  ΔH =" –442.8" kJ·mol^{– 1}；
（2）①  < ； K_C = K_B >K_A   ； 
② cd ；  2.25 ；
（3）CO  – 2e^– +  4 OH^－ = CO₃^2-+ 2H₂O 

解析试题分析：
（1）不完全燃烧生成CO 和H₂O ，由（①-②）*1/2+2*③得：方程式CH₃OH(1) + O₂(g) =" CO(g)" + 2H₂O(1) ΔH =" –442.8" kJ·mol^{– 1}；
（2）①CH₄(g) + H₂O(g) CO(g) + 3H₂(g) ΔH>0 温度升高，CH₄转化率增大，由图，P相等，A——B CH₄转化率增大，T_l < T_2。 B和C点温度相同，平衡常数相等。因T_l < T₂ ,反应是吸热反应，故有K_C = K_B >K_A 。
②对于前后系数不等的反应，“容器的压强恒定”可做标志。CH₄(g) + H₂O(g) CO(g) + 3H₂(g)
v正(CH₄) ： v逆(H₂)=1:3 变形有3v正(CH₄) = v逆(H₂)。
CH₄(g) + H₂O(g) CO(g) + 3H₂(g)
初   1        2         0       0
变  1*0.5     0.5       0.5      3*0.5
平  0.5       1.5      0.5        1.5         K=0.5*1.5³/ 0.5*  1.5 = 2.25
（3）总：CO+1/2 O₂ +2OH^-= CO₃^2-+ H₂O    正极：1/2 O₂+2 e^–= 2OH^-  负极=总-正极
负极：得CO  – 2e^– +  4 OH^－ = CO₃^2-+ 2H₂O 。
考点：本题考查盖斯定律、平衡移动、平衡常数、平衡计算、原电池等知识。