Question

（16分）工業(yè)常用燃料與水蒸氣反應制備H2和CO， 再用H2和CO合成甲醇。

（1）制取H2和CO通常采用：C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) △H＝+131.4 kJ·mol1，下列判斷正確的是 。

a．該反應的反應物總能量小于生成物總能量

b．標準狀況下，上述反應生成1L H2氣體時吸收131.4 kJ的熱量

c．若CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(1) △H＝－QkJ·mol1，則Q＜131.4

d．若C(s)+CO2(g)2CO(g) △H1；CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) △H2則：△H1+△H2＝+131.4 kJ·mol1

（2）甲烷與水蒸氣反應也可以生成H2和CO，該反應為：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)

已知在某溫度下2L的密閉絕熱容器中充入2.00mol甲烷和1.00mol水蒸氣，測得的數(shù)據(jù)如下表：

	不同時間各物質的物質的量/mol
0 min	2min	4min	6min
CH4	2.00	1.76	1.60	n2
H2	0.00	0.72	n1	1.20

根據(jù)表中數(shù)據(jù)計算：

①0 min~2min內H2的平均反應速率為 。

②達平衡時，CH4的轉化率為 。在上述平衡體系中再充入2.00mol甲烷和1.00mol 水蒸氣，達到新平衡時H2的體積分數(shù)與原平衡相比 （填“變大”、“變小”或“不變”），可判斷該反應達到新平衡狀態(tài)的標志有______。（填字母）

a．CO的含量保持不變

b．容器中c(CH4)與c(CO)相等

c．容器中混合氣體的密度保持不變

d．3ν正（CH4）=ν逆（H2）

（3）合成甲醇工廠的酸性廢水中含有甲醇（CH3OH），常用向廢液中加入硫酸鈷，再用微生物電池電解，電解時Co2+被氧化成Co3+，Co3+把水中的甲醇氧化成CO2，達到除去甲醇的目的。工作原理如下圖（c為隔膜，甲醇不能通過，其它離子和水可以自由通過）。

①a電極的名稱為 。

②寫出除去甲醇的離子方程式 。

③微生物電池是綠色酸性燃料電池，寫出該電池正極的電極反應式為 。

Answer 1

（1）ad （2）① 0.18mol·L1·min1 ② 20%；變��；ad

（3）①陽極 ②6Co3++CH3OH+H2O=6Co2++CO2+6H+。 ③4H++O2+4e=2H2O 。

【解析】

試題分析：本題為涵蓋多知識點的綜合題，各知識點之間相互獨立。（1）根據(jù)化學反應的焓變確定為吸熱反應，結合蓋斯定律可知a、d正確，c項生成的水為液體，放熱大于131.4kJ/mol;

(2) CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g)

初始量（mol）2.00 1.00 0 0

變化量（mol）0.40 0.40 0.40 1.20

4min時（mol）1.60 n1

6min時（mol）n2 1.20 所以反應4min時達平衡，此時 CH4的轉化率為20%；平衡時再沖入2.00mol甲烷和1.00mol 水蒸氣，物質的轉化率降低，導致達到新平衡時H2的體積分數(shù)比原平衡��；（3）由題給信息確定a極發(fā)生氧化反應，所以為陽極；微生物電池為酸性，所以H＋參與正極反應，氧氣在該電極發(fā)生還原反應，不難確定電極反應式。

考點：化學反應的能量變化、化學反應速率、轉化率的計算、原電池、電解池。

考點分析： 考點1：化學反應與能量 考點2：化學平衡狀態(tài)及移動 考點3：原電池 試題屬性

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