Question

【題目】甲醇(CH3OH)是一種無色液體，在生產(chǎn)生活中有重要用途，同時(shí)也是一種重要的化工原料。

(1)已知：2CH3OH(g)＋O2(g)2CO2(g)＋4H2(g)的能量變化如圖所示，下列說法正確的是_____。(填字母)

a.CH3OH轉(zhuǎn)變成H2的過程是一個(gè)吸收能量的過程

b.H2的生成速率與CH3OH的消耗速率之比為1∶2

c.化學(xué)反應(yīng)不僅有新物質(zhì)生成，同時(shí)也一定伴隨能量變化

d.2mol甲醇和1mol氧氣的總鍵能大于2mol二氧化碳和4mol氫氣的總鍵能

(2)某溫度下，將5molCH3OH和2molO2充入2L的密閉容器中，經(jīng)過4min反應(yīng)達(dá)到平衡，測(cè)得c(O2)=0.4mol/L。則4min內(nèi)平均反應(yīng)速率v(H2)=_____，CH3OH的轉(zhuǎn)化率為______。(轉(zhuǎn)化率=某反應(yīng)物轉(zhuǎn)化濃度與該反應(yīng)物起始濃度的百分比)

(3)CH3OH燃料電池是目前開發(fā)最成功的燃料電池之一，這種燃料電池由甲醇、氧氣和KOH溶液構(gòu)成。該燃料電池的總反應(yīng)為CH3OH+O2+KOH=K2CO3+H2O(未配平)�；卮鹣铝袉栴}：

①該電池的正極反應(yīng)物為______。

②負(fù)極的電極反應(yīng)式為_____。

Answer 1

【答案】c 0.6mol/(Lmin) 48% 氧氣 CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O

【解析】

根據(jù)圖示可知反應(yīng)為放熱反應(yīng)，分析物質(zhì)的總能量的大小和鍵能的大小。根據(jù)“三段式”計(jì)算出氫氣的平均反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率。根據(jù)燃料電池的原理進(jìn)行判斷。

(1) 根據(jù)化學(xué)反應(yīng)：2CH3OH(g)＋O2(g)2CO2(g)＋4H2(g)

a．由圖可知，反應(yīng)物的能量高，生成物的能量低，CH3OH轉(zhuǎn)變成H2的過程是一個(gè)放出能量的過程，故a錯(cuò)誤；

b．H2的生成速率與CH3OH的消耗速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，都為2∶1，故b錯(cuò)誤；

c．化學(xué)反應(yīng)不僅有新物質(zhì)生成，有物質(zhì)的變化，有化學(xué)鍵的斷裂與形成，故一定伴隨能量變化，故c正確；

d．反應(yīng)放熱中反應(yīng)物的鍵能總和小于生成物的鍵能總和，因此，2mol甲醇和1mol氧氣的總鍵能小于2mol二氧化碳和4mol氫氣的總鍵能，故d錯(cuò)誤；

答案選c；

(2)某溫度下，將5molCH3OH和2molO2充入2L的密閉容器中，經(jīng)過4min反應(yīng)達(dá)到平衡，測(cè)得c(O2)=0.4mol/L，列出三段式：

故v(H2)==0.6mol/(Lmin)；

CH3OH的轉(zhuǎn)化率=×100%=48%；

(3)CH3OH燃料電池中甲醇在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，在堿性條件下生成碳酸根，電極反應(yīng)為：CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O，氧氣在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為：O2+4e-+2H2O=4OH-。