Question

甲醇是一種優(yōu)質燃料，可制作燃料電池．
（1）為探究用 CO₂ 來生產燃料甲醇的反應原理，現進行如下實驗：在體積為 1L 的密 閉容器中，充入 1molCO₂ 和 3molH₂，一定條件下發(fā)生反應：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O （g）△H=-49.0kJ/mol
測得 CO₂ 和 CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如圖．請回答：
①從反應開始到平衡，氫氣的反應速率：v（H₂）=

 

②下列措中能使平衡混合物中 n（CH₃OH）/n（CO₂） 增大的是
A．加入催化劑             B．充入 He（g），使體系壓強增大
C．將 H₂O（g）從體系中分離       D．降低溫度
（2）以 CH₃OH 為燃料（以 KOH 溶液作電解質溶液）可制成 CH₃OH 燃料電池．則充入 CH₃OH的電極為

 

極，正極反應的電極反應式為

 

（3）已知在常溫常壓下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H ₁
②2CO （g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂
③H₂O（g）=H₂O（l）△H₃
則 1mol 甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水時反應的△H=

 

（用含△H ₁、△H₂、△H₃ 的式子表示）

Answer 1

考點：化學電源新型電池,用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,物質的量或濃度隨時間的變化曲線

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）①由圖可知，10min到達平衡，平衡時甲醇的濃度變化為0.75mol/L，根據濃度變化量之比等于化學計量數之比氫氣的濃度變化量，根據v=

△c

△t

計算v（H₂）；
②使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，應使平衡向正反應方向移動；
（2）燃料電池中，負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應，正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應；
（3）根據蓋斯定律進行計算．

解答： 解：（1）①由圖可知，10min到達平衡，平衡時甲醇的濃度變化為0.75mol/L，由方程式CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O可知，氫氣的濃度變化等于甲醇的濃度變化量為0.75mol/L×3=2.25mol/L，故v（H₂）=

2.25mol/L

10min

=0.225mol/（L?mon），
故答案為：0.225mol/（L min）；
 ②A．加入催化劑只改變化學反應速率不改變平衡移動，故A錯誤；             
B．充入 He（g），使體系壓強增大，反應物和生成物濃度不變，所以平衡不移動，故B錯誤；
C．將 H₂O（g）從體系中分離，平衡向正反應分析移動，則n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故C正確；
D．D．降低溫度向正反應分析移動，則n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故D正確；
故選C D；
（2）甲醇燃料電池中，燃料失電子發(fā)生氧化反應，所以通入甲醇的電極是負極，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
故答案為：負；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；      
（3）①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H ₁
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂
③H₂O（g）=H₂O（l）△H ₃
由蓋斯定律

①-②

2

+2③得CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l），故△H=

△H1-△H2

2

+2△H₃，
故答案為：

△H1-△H2

2

+2△H₃．

點評：本題考查了化學平衡的計算、平衡移動方向的判斷、蓋斯定律、原電池原理等知識點，這些都是學習重點，難點是化學平衡移動方向的判斷，易錯選項是（1）②B，改變體系壓強不一定使平衡移動，只有改變壓強能使反應物或生成物濃度的，平衡才移動，為易錯點．