Question

【题目】工业上常用天然气作为制备甲醇CH3OH的原料。已知：

①CH4（g）+O2（g）CO（g）+H2（g）+H2O（g）△H=-321.5kJ/mol

②CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）△H=+250.3kJ/mol

③CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H=-90kJ/mol

（1）CH4（g）与O2（g）反应生成CH3OH（g）的热化学方程式为______。

（2）向VL恒容密闭容器中充入a mol CO与2a molH2，在不同压强下合成甲醇。CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示：

①压强P1______P2（填“＜”、“＞”或“=”）

②在100℃、P1压强时，平衡常数为______（用含a，V的代数式表示）。

（3）甲醇燃料电池往往采用KOH（或NaOH）浓溶液作电解质溶液，电极采用多孔石墨棒，两个电极上分别通入甲醇和氧气。通入氧气的电极为：通入甲醇的电极上发生的电极反应为：______。用此燃料电池电解某浓度氯化钠溶液，电解一段时间后，收集到标准状况下氢气3.36L，此时燃料电池所消耗的CH3OH的质量为：______。

（4）常温下，0.1mol/LNaHCO3溶液的pH大于8，则溶液中C（H2CO3）______C（CO32-）（填“＜”、“＞”或“=”）。

Answer 1

【答案】2CH4（g）+O2（g）2CH3OH（g）△H=-251.2KJ/mol ＜ V2/a2 CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O 1.6g ＞

【解析】

（1）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到；

（2）①依据反应是气体体积减小的反应，铜温度下增大压强平衡正向进行；

②100°C时一氧化碳的转化率为50%，结合平衡三段式列式计算平衡浓度结合平衡常数概念计算得到；

（3）甲醇燃料电池中电解质溶液为KOH（或NaOH），燃料甲醇在负极失电子发生氧化反应，正极上是氧气得到电子发生还原反应；依据电子守恒分析计算消耗的CH3OH的质量；

（4）常温下，0.1mol/LNaHCO3溶液的pH大于8，则HCO3-水解大于电离；

(1)

依据盖斯定律

① +②2×③得到：

故答案为：；

(2)①图象分析可知相同温度下P2压强下一氧化碳转化率大于P1压强下一氧化碳转化率，反应是气体体积减小的反应，压强增大平衡正向进行，所以P1<P2；

故答案为：<；

②向VL恒容密闭容器中充入amolCO与2amolH2，100℃时一氧化碳的转化率为50%，依据平衡三段式列式计算

平衡常数，

故答案为：；

(3)甲醇燃料电池中电解质溶液为碱液，燃料甲醇在负极失电子发生氧化反应，电极反应为，正极上是氧气得到电子发生还原反应，电极反应为；用该电池电解氯化钠溶液，当得到3.36L氢气物质的量为时，电极反应为，依据电子守恒可知，，燃料电池所消耗的CH3OH的质量为：；

故答案为：；1.6g；

（4）常温下，0.1mol/LNaHCO3溶液的pH大于8，则HCO3-水解大于电离，根据电离方程式和水解方程式，，可知c（H2CO3）>c（CO32-），

故答案为：>。