Question

6．甲醇來源豐富、價格低廉、運輸貯存方便，是一種重要的化工原料，有著重要的用途和應(yīng)用前景．
（1）工業(yè)生產(chǎn)甲醇的常用方法是：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=-90.8kJ/mol．
已知：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O （l）△H=-571.6kJ/mol
H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8kJ/mol
①CH₃OH（g）+O₂（g）?CO（g）+2H₂O（g）的反應(yīng)熱△H=-392.8kJ/mol．
②若在恒溫恒容的容器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），則可用來判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志有AD．（填字母）
A．CO百分含量保持不變              B．容器中H₂濃度與CO濃度相等
C．容器中混合氣體的密度保持不變     D．CO的生成速率與CH₃OH的生成速率相等
（2）工業(yè)上利用甲醇制備氫氣的常用甲醇蒸汽重整法，該法中的一個主要反應(yīng)為CH₃OH（g）CO（g）+2H₂（g），此反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的原因是反應(yīng)是熵增加的反應(yīng)
（3）在稀硫酸介質(zhì)中，甲醇燃料電池負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)式為CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂↑+6H⁺
正極發(fā)生的電極反應(yīng)式為O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O．

Answer 1

分析 （1）①已知：①CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=-90.8kJ/mol
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O （g）△H=-241.8kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，②×2-①得目標(biāo)熱化學(xué)方程式的反應(yīng)熱；
②根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征解答，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時，說明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)；
（2）反應(yīng)為CH₃OH（g）?CO（g）+2H₂（g），此反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的原因是△H-T△S＜0，反應(yīng)是熵增加的反應(yīng)；
（3）甲醇燃料電池中負(fù)極上甲醇失電子和水反應(yīng)生成二氧化碳、氫離子，正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水．

解答 解：（1）①已知：①CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=-90.8kJ/mol
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O （g）△H=-241.8kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，②×2-①得：CH₃OH（g）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（g）△H=-392.8 kJ/mol，
故答案為：①-392.8 kJ/mol；
②A．CO百分含量保持不變，說明正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)平衡狀態(tài)，故A正確；
B．容器中H₂濃度與CO濃度相等，不能說明正逆反應(yīng)速率相等，所以不能作平衡狀態(tài)的標(biāo)志，故B錯誤；
C．容器中混合氣體的密度始終保持不變，所以不能作平衡狀態(tài)的標(biāo)志，故C錯誤；
D．CO的生成速率與CH₃OH的生成速率相等，速率之比等于對應(yīng)物質(zhì)的計量數(shù)之比，說明正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)平衡狀態(tài)，故D正確；
故選AD；
（2）①反應(yīng)為CH₃OH（g）?CO（g）+2H₂（g），此反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的原因是△H-T△S＜0，反應(yīng)是熵增加的反應(yīng)，
故答案為：反應(yīng)是熵增加的反應(yīng)；
（3）甲醇燃料電池實質(zhì)就是利用CH₃OH燃料在氧氣中反應(yīng)來提供電能，CH₃OH作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂↑+6H⁺；氧氣在正極反應(yīng)：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，
故答案為：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂↑+6H⁺；O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O．

點評 本題考查了化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、平衡常數(shù)的表達(dá)式及溫度與平衡常數(shù)的關(guān)系，原電池電極反應(yīng)式的書寫，題目難度中等．