题目内容
【题目】甲醇(CH3OH)是重要的溶剂和替代燃料，工业上常以CO和H2的混合气体为原料在一定条件下制备甲醇。
(1)工业上可以通过下列途径获得H2，其中节能效果最好的是___________。
A.高温分解水制取H2:2H2O
2H2↑+O2↑
B.电解水制取H2:2 H2O
2H2↑+ O2↑
C.甲烷与水反应制取H2:CH4+ H2O3H2+CO
D.在光催化剂作用下，利用太阳能分解水制取H2:2H2O
2H2↑+ O2↑
(2)在2L的密闭容器中充入1mo1 CO和2mol H2，一定条件下发生反应;CO(g)+2H2(g) 
CH3OH(g)，测得CO和CH3OH(g)的物质的量随时间的变化如下图所示。
①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H2)=_____，平衡时氢气的体积分数为____。
②能够判断该反应达到平衡的是______。
A. CO、H2和CH3OH三种物质的浓度相等
B. 密闭容器中混合气体的密度不再改变
C. 密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不再改变
D. 相同时间内消耗1mo1CO，同时消耗1mol CH3OH
(3)为使合成甲醇原料的原子利用率达到100%，实际生产中制备水煤气时还需使用CH4，则生产投料时，n(C):n(H2O):n(CH4)=__________。
(4)据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量是现用镍氢电池和锂电池的10倍，可连续使用一个月才充电一次。假定放电过程中，甲醇完全氧化产生的二氧化碳被充分吸收生成CO32-。则该电池负极的电极反应式为__________________，电池放电过程中溶液的pH将_____(填“下降”、“上升”或“不变”)。
【答案】D 0.25 molL-1min-1 33.3% CD 1：2：1 CH3OH - 6e- + 8OH- =CO32-+6H2O 下降
【解析】
（1）通过不同途径获得H2，如节约能源，可利用太阳能；
（2）①根据
计算v（CO），再根据速率之比等于系数之比计算v（H2），根据三段式计算氢气的体积分数；
②平衡标志是正逆反应速率相同，各组分含量不变；
（3）为使合成甲醇原料的原子利用率达100%，即满足n（C）：n（H）：n（O）=1：4：1，据此分析；
（4）放电时负极反应为：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O，正极电极反应式：O2+2H2O+4e-=4OH-，电池反应为2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O，据此分析作答。
（1）通过不同途径获得H2，如节约能源，可利用太阳能，题中其它选项消耗热能、电能，不符合要求，故答案为：D；
（2）①从反应开始到平衡，△n(CO)=1mol0.25mol=0.75mol，则v(CO)=
=0.125mol/(Lmin)，由方程式的可知v(H2)=2v(CO)=2×0.125mol/(Lmin)=0.25mol/(Lmin)；
列出三段式如下：
，则氢气的体积分数=
=
=33.3%，故答案为：0.25mol/(Lmin)；33.3%；
②A. CO、H2和CH3OH三种物质的浓度相等不一定达到平衡，A项错误；
B. 反应前后质量不变，体积也不变，则密闭容器中混合气体的密度一直不变，所以不一定达到平衡，B项错误；
C. 密闭容器中质量不变，混合气体的平均相对分子质量不再改变，说明总的物质的量不变，因该反应是气体分子数减小的体系，故混合气体的平均相对分子质量不再改变，能说明反应达到平衡，C项正确；
D. 相同时间内消耗l mol CO，同时消耗1molCH3OH，则正逆反应速率相等，能说明反应达到平衡，D项正确；
故答案为：CD；
（3）为使合成甲醇原料的原子利用率达100%,即满足n(C):n(H):n(O)=1:4:1,所以n(C):n(H2O):n(CH4)=1:2:1，故答案为：1:2:1；
（4）（1）放电过程中，甲醇完全氧化产生的CO2被充分吸收生成CO32-，则该电池负极的电极反应式为CH3OH - 6e- + 8OH- =CO32-+6H2O；
（2）放电时，甲醇被氧化，为电池负极反应，氧气在正极发生得电子的还原反应，其反应的总方程式为：2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O，可知整个过程中消耗OH-，电解质溶液pH将下降。
