[题目]甲醇是一种重要的可再生能源.(1)已知2CH4(g)+O2+4H2(g) ΔH =a KJ/mol CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH =b KJ/mol试写出由CH4和O2制取甲醇的热化学方程式: .(2)还可以通过下列反应制备甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g).甲图是反应时CO和CH3OH(g)的浓度随时间的变化情况.� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

【题目】甲醇是一种重要的可再生能源。

（1）已知2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g) ΔH =a KJ/mol

CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH =b KJ/mol

试写出由CH4和O2制取甲醇的热化学方程式：。

（2）还可以通过下列反应制备甲醇：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。

甲图是反应时CO和CH3OH(g)的浓度随时间的变化情况。从反应开始到达平衡，用H2表示平均反应速率v(H2)= 。

甲图

（3）在一容积可变的密闭容器中充入10 mol CO和20 mol H2，CO的平衡转化率随温度（T）、压强（P）的变化如乙图所示。

乙图

①下列说法能判断该反应达到化学平衡状态的是_______。（填字母）

A．H2的消耗速率等于CH3OH的生成速率的2倍 B．H2的体积分数不再改变

C．体系中H2的转化率和CO的转化率相等

D．体系中气体的平均摩尔质量不再改变

②比较A、B两点压强大小PA________PB（填“＞、＜、=”）。

③若达到化学平衡状态A时，容器的体积为20 L。如果反应开始时仍充入10molCO和20 molH2，则在平衡状态B时容器的体积V(B)= L。

（4）以甲醇为燃料，氧气为氧化剂，KOH溶液为电解质溶液，可制成燃料电池（电极材料为惰性电极）。若KOH溶液足量，则写出电池总反应的离子方程式：__________。

【答案】28.（12分）

(1) 2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g) ΔH=(a+2b)kJ/mol (2分)

(2) 0.15mol/(L·min)(2分)

(3)①BD(2分) ②＜(2分) ③14 L(2分)

(4)2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O(2分)

【解析】

试题分析：（1）①2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g) ΔH =a KJ/mol、②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH =b KJ/mol，根据盖斯定律，①+②×2得ΔH=(a+2b)kJ/mol，所以由CH4和O2制取甲醇的热化学方程式为2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g) ΔH=(a+2b)kJ/mol。

（2）由图像可知，从反应开始到达平衡，CO的物质的量浓度减少了0.90-0.15=0.75mol/L，根据化学方程式，氢气的浓度减少了0.75mol/L×2=1.5mol/L，所以用H2表示平均反应速率v(H2)=1.5mol/L÷10min=0.15mol/(L·min).

（3）①A．H2的消耗速率指的是正反应速率，而CH3OH的生成速率指的也是正反应速率，不能说明反应达到平衡状态，错误； B．H2的体积分数不再改变，说明氢气的浓度保持不变，能说明反应达到平衡状态，正确；C．如果按系数比加入各反应物，无论平衡与否，体系中H2的转化率和CO的转化率都会相等，错误；D．该反应是正向气体体积减小的可逆反应，根据M=m÷n，随着反应的进行，密闭容器中质量不变，物质的量减小，若体系中气体的平均摩尔质量不再改变，说明反应达到平衡状态，正确；答案选BD。

②A、B两点温度相同，由A到B，CO的平衡转化率升高，说明反应向正反应方向进行，当增大压强时，平衡向正反应方向移动，则A、B两点压强大小PA<PB。

③在压强P1条件下，CO的平衡转化率为0.5，则平衡时CO为5mol，氢气10mol，甲醇5mol，总共20mol，在压强P2条件下，CO的平衡转化率为0.8，则平衡时CO为2mol，氢气4mol，甲醇8mol，总共14mol，因为相同条件下，气体的体积与物质的量成正比，所以20:20=14:V，解得V=14L.