Question

（1）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)上一般可采用如下反應(yīng)來合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．分析該反應(yīng)并回答下列問題：下列各項中，不能夠說明該反應(yīng)已達到平衡的是

 

（填序號）．
a．恒溫、恒容條件下，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變
b．一定條件下，CH₃OH分解的速率和CH₃OH生成的速率相等
c．一定條件下，CO、H₂和CH₃OH的濃度保持不變
d．一定條件下，單位時間內(nèi)消耗2mol H₂，同時生成1mol CH₃OH
（2）2009年10月，中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所在甲醇燃料電池技術(shù)方面獲得新突破，組裝出了自呼吸電池及主動式電堆．甲醇燃料電池的工作原理如圖所示．
①該電池工作時，b口通入的物質(zhì)為

 

，c口通入的物質(zhì)為

 

．
②該電池負極的電極反應(yīng)式為：

 

③工作一段時間后，當6.4g甲醇完全反應(yīng)生成CO₂時，有

 

N_A個電子轉(zhuǎn)移．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：（1）化學(xué)反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不再改變，由此衍生的一些物理量不變，以此進行判斷；
（2）①根據(jù)氫離子移動方向知，右側(cè)電極為正極，左側(cè)電極為負極，負極上通入燃料；
②負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
③根據(jù)甲醇和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計算．

解答： 解：（1）a．反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不等，混合氣體質(zhì)量不變，所以平均相對分子質(zhì)量不變說明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故a不選；
b．一定條件下，CH₃OH分解的速率和CH₃OH生成的速率相等，可說明正逆反應(yīng)速率相等，達到平衡狀態(tài)，故b不選；
c．一定條件下，CO、H₂和CH₃OH的濃度保持不變，說明達到平衡狀態(tài)，故c不選；
d．一定條件下，單位時間內(nèi)消耗2molH₂，同時生成1molCH₃OH，都是正反應(yīng)速率，不能說明達到平衡狀態(tài)，故d選；
故答案為：d；
（2）①據(jù)氫離子移動方向知，右側(cè)電極為正極，正極通入空氣，左側(cè)電極為負極，負極上通入燃料甲醇，故答案為：CH₃OH；空氣；
②正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)式為：3O₂+12H⁺+12e^-=6H₂O，負極上甲醇失電子和水反應(yīng)生成二氧化碳和氫離子，電極反應(yīng)式為2CH₃OH-12e^-+2H₂O=2CO₂↑+12H⁺，故答案為：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂↑+6H⁺；
③根據(jù)2CH₃OH-12e^-+2H₂O=2CO₂+12H⁺知，甲醇和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式得，當6.4g甲醇完全反應(yīng)生成CO₂時，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=

6.4g

32g/mol

×6=1.2mol，則轉(zhuǎn)移電子個數(shù)為1.2N_A，
故答案為：1.2．

點評：本題考查了化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、原電池原理，根據(jù)正負極上得失電子及反應(yīng)物和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式解答，難點是電極反應(yīng)式的書寫，要結(jié)合電解質(zhì)溶液酸堿性書寫，難度不大．