Question

【題目】甲醇是一種可再生能源，具有開發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景，工業(yè)上一般可采用如下方法來合成甲醇：

（1）用CO2生產(chǎn)甲醇。

已知：CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（l） △H=﹣akJmol﹣1；

2H2（g）+O2（g）═2H2O（l） △H=﹣b kJmol﹣1；

則表示CH3OH（g）燃燒的熱化學方程式為：____________________。

（2）用CO生產(chǎn)甲醇。

已知：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)，下圖是該反應(yīng)在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的曲線。

①該反應(yīng)的焓變ΔH__________0(填“＞”、“＜”或“＝”)。

②T1和T2溫度下的平衡常數(shù)大小關(guān)系是K1_______K2 (填 “＞”、“＜”或“＝”)。

③若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是______________。

A．升高溫度 B． 將CH3OH(g)從體系中分離

C．使用合適的催化劑 D． 充入He，使體系總壓強增大

（3）甲醇（CH3OH）可以用作燃料電池，該電池是采用鉑或碳化鎢作為電極催化劑，在稀硫酸電解液中直接加入純化后的甲醇，同時向一個電極通入空氣。負極發(fā)生的電極反應(yīng)式是________________________，正極發(fā)生的電極反應(yīng)式是_______________________。

Answer 1

【答案】2CH3OH(g)+3O2(g) =2CO2 (g)+4H2O(l) ΔH =　+ (2a -3b) kJ·mol-1 ＜ ＞ B 2CH3OH -12e-+2H2O=2CO2+12H+ 3O2 + 12H+ + 12e－ =6H2O

【解析】

（1）利用蓋斯定律相加減，即可得出CH3OH燃燒的熱化學方程式；
(2)①根據(jù)先拐先平法和溫度對化學反應(yīng)速率和化學平衡的影響來回答；
②溫度對化學平衡常數(shù)的影響和反應(yīng)的吸放熱有關(guān)；
③化學平衡正向移動可增加甲醇產(chǎn)率；
(3)在甲醇燃料電池中，燃料甲醇作負極,發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，氧氣作正極，發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，即可得到正負極反應(yīng)式。

（1）CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（l） △H=﹣akJmol﹣1 ①

2H2（g）+O2（g）═2H2O（l） △H=﹣b kJmol﹣1 ②

②×3-①×2得到2CH3OH(g)+3O2(g) =2CO2 (g)+4H2O(l) ΔH = + (2a -3b) kJ·mol-1 則表示CH3OH（g）燃燒的熱化學方程式為：2CH3OH(g)+3O2(g) =2CO2 (g)+4H2O(l) ΔH = + (2a -3b) kJ·mol-1 ；

（2）①反應(yīng)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)中，根據(jù)圖像T2先出現(xiàn)拐點，T2反應(yīng)速率快，則T2>T1，根據(jù)圖像溫度升高CO的平衡轉(zhuǎn)化率減小，化學平衡向著逆反應(yīng)方向移動，所以該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，ΔH<0，因此，本題正確答案是：<；

②對于放熱反應(yīng)，溫度越高，化學平衡常數(shù)越小，T2>T1，反之越大，所以K1>K2，因此，本題正確答案是：>；

③A.若容器容積不變，升高溫度,反應(yīng)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)平衡逆向移動，甲醇產(chǎn)率低，故A項錯誤；B.將CH3OH從體系中分離，反應(yīng)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)平衡正向移動，甲醇產(chǎn)率增大，故B正確；C.使用合適的催化劑不會引起化學平衡的移動，甲醇的轉(zhuǎn)化率不變，故C錯誤；D.若容器容積不變，充入He，使體系總壓強增大，各組分的濃度不變，化學平衡不移動，甲醇的轉(zhuǎn)化率不變，故D錯誤；故選B；

（3）在甲醇燃料電池中,燃料甲醇作負極，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),氧氣作正極，發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，負極發(fā)生的電極反應(yīng)式是2CH3OH -12e-+2H2O=2CO2+12H+，正極發(fā)生的電極反應(yīng)式是 3O2 + 12H+ + 12e－ =6H2O