Question

甲醇來(lái)源豐富、價(jià)格低廉、運(yùn)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；
2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566.0kJ/mol
①計(jì)算2CH₃OH（g）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=

 

．
②若在恒溫恒容的容器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），下列表示該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志有

 

（填字母序號(hào)）．
A．容器中混合氣體的密度不變化    B．CO百分含量保持不變
C．容器中混合氣體的壓強(qiáng)不變化    D．有1個(gè)H-H鍵生成的同時(shí)有 3個(gè)C-H鍵生成
（2）制甲醇所需要的H₂，可用下列反應(yīng)制取：H₂O（g）+CO（g）?H₂（g）+CO₂（g）△H＜0，某溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1．若起始時(shí)c（CO）=1mol?L^-1，c（H₂O）=2mol?L^-1，試回答下列問(wèn)題：
①該溫度下，反應(yīng)進(jìn)行一階段時(shí)間后，測(cè)得H₂的濃度為0.5mol?L^-1，則此時(shí)該反應(yīng)v（正）

 

v（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）；
②若反應(yīng)溫度不變，達(dá)到平衡后，H₂O的轉(zhuǎn)化率為

 

．
（3）某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖所示的甲醇燃料電池裝置．
①該電池工作時(shí)，OH^-向

 

極移動(dòng)（填“a”或“b”）；
②工作一段時(shí)間后，測(cè)得溶液的pH減小，該電池負(fù)極反應(yīng)的離子方程式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式,化學(xué)電源新型電池,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,化學(xué)平衡的計(jì)算

專(zhuān)題：基本概念與基本理論

分析：（1）①依據(jù)熱化學(xué)方程式和 蓋斯定律計(jì)算書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式；
②根據(jù)化學(xué)處于平衡時(shí)正逆反應(yīng)速率相等，各組成成分不變，以及有關(guān)物理量與平衡移動(dòng)的關(guān)系作判斷；
（2）①根據(jù)濃度熵和平衡常數(shù)K的關(guān)系來(lái)確定反應(yīng)的方向，進(jìn)而確定化學(xué)反應(yīng)速率大��；
②根據(jù)三段式計(jì)算物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率；
（3）燃料電池的工作原理：電池的負(fù)極一定是燃料失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，在正極上一定氧氣得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，陰離子流向負(fù)極．

解答： 解：（1）①a、CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=-90.8kJ/mol．
b、2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-571.6kJ/mol；
c、2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566.0kJ/mol
依據(jù)蓋斯定律計(jì)算c+b×2-a×2得到熱化學(xué)方程式為：2CH₃OH（g）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1527.6KJ/mol；
故答案為：-1527.6KJ/mol；
②A．由于該反應(yīng)在恒容條件下進(jìn)行，氣體質(zhì)量守恒，所以密度也不變，故容器中氣體的密度不再改變，不能說(shuō)明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；
B．CO百分含量保持不變，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，說(shuō)明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，故B正確；
C．由于該反應(yīng)是體積減小的反應(yīng)，在反應(yīng)到達(dá)平衡的過(guò)程中，壓強(qiáng)是不斷減小，當(dāng)容器中氣體的壓強(qiáng)不再改變時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，故C正確；
D．有4個(gè)H-H鍵生成的同時(shí)有3個(gè)C-H鍵生成，才說(shuō)明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，故D錯(cuò)誤；
故選BC；
（2）①H₂O（g）+CO（g）?H₂（g）+CO₂（g）
初始濃度（mol?L^-1）：2     1       0      0
變化濃度（mol?L^-1）：0.5   0.5    0.5    0.5
末態(tài)濃度（mol?L^-1）：1.5   0.5    0.5    0.5
此時(shí)濃度熵Qc=

0.5×0.5

1.5×0.5

=

1

3

＜1，即反應(yīng)會(huì)正向進(jìn)行，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，
故答案為：＞；
②若反應(yīng)溫度不變，達(dá)到平衡后，設(shè)H₂O的變化濃度為x，
                    H₂O（g）+CO（g）?H₂（g）+CO₂（g）
初始濃度（mol?L^-1）：2        1        0     0
變化濃度（mol?L^-1）：x        x        x     x
末態(tài)濃度（mol?L^-1）：2-x      1-x       x      x
則

x2

(2-x)(1-x)

=1，解得x=

2

3

，所以水的轉(zhuǎn)化率=

2 3

2

×100%≈33.3%；
故答案為：33.3%；
（3）①燃料電池的工作原理：電池的負(fù)極一定是燃料失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，在正極上一定氧氣得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，所以a為正極，b是負(fù)極，電解質(zhì)里的陰離子移向電池的負(fù)極，所以該電池工作時(shí)，OH^-向b極移動(dòng)；
故答案為：b；
②電池負(fù)極是燃料甲醇發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，在堿性環(huán)境下，反應(yīng)的電極反應(yīng)式為：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O；
故答案為：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題是一道關(guān)于化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡以及計(jì)算、電化學(xué)等知識(shí)的綜合考查題，考查學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力，難度大．