题目内容
甲醇来源丰富、价格低廉、运输贮存方便，是一种重要的化工原料，有着重要的用途和应用前景．（1）工业生产甲醇的常用方法是CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）；△H=-90.8kJ?mol-1．
已知：2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）；△H=-571.6kJ?mol-1；
H2（g）+
| 1 | 2 |
2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）；△H=-566.0kJ?mol-1；
CH3OH（g）═CH3OH（l）；△H=-37.3kJ?mol-1．
①计算液体CH3OH的燃烧热为
-1453/mol
-1453/mol
．②若在恒温恒容的容器内进行反应CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g），下列表示该反应达到平衡状态的标志有
BC
BC
（填字母）．A．有1个HH键生成的同时有3个CH键生成
B．CO百分含量保持不变
C．容器中混合气体的压强不变化
D．容器中混合气体的密度不变化
（2）制甲醇所需要的H2，可用下列反应制取：H2O（g）+CO（g）?H2（g）+CO2（g）；△H＜0．某温度下该反应的平衡常数K=1，若起始时c（CO）=1mol?L-1，c（H2O）=2mol?L-1，试回答下列问题：
①该温度下，反应进行一段时间后，测得H2的浓度为0.5mol?L-1，则此时该反应v（正）
＞
＞
（填“＞”“＜”或“=”）v（逆）．②若反应温度不变，达到平衡后，H2O的转化率为
33.3%
33.3%
．（3）某实验小组设计了如图所示的甲醇燃料电池装置．
①该电池工作时，OH-向
b
b
（填“a”或“b”）极移动．②工作一段时间后，测得溶液的pH减小，该电池负极反应的电极反应式为
CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O
CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O
．分析：（1）①燃烧热是完全燃烧1mol物质生成最稳定的产物过程所放出的热量，据此书写热化学方程式；
②根据化学平衡状态的特征：逆、定、动、变、等来回答判断；
（2）①根据浓度熵和平衡常数K的关系来确定反应的方向，进而确定化学反应速率；
②根据三段式计算物质的转化率；
（3）燃料电池的工作原理：电池的负极一定是燃料发生失电子的氧化反应，在正极上一定是发生氧气得电子的还原反应．
②根据化学平衡状态的特征：逆、定、动、变、等来回答判断；
（2）①根据浓度熵和平衡常数K的关系来确定反应的方向，进而确定化学反应速率；
②根据三段式计算物质的转化率；
（3）燃料电池的工作原理：电池的负极一定是燃料发生失电子的氧化反应，在正极上一定是发生氧气得电子的还原反应．
解答：解：（1）①燃烧热是完全燃烧1mol物质生成最稳定的产物过程所放出的热量，液体CH3OH的燃烧的热化学方程式为：2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（l），根据盖斯定律，该反应与下列四个反应：
a、2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）；△H=-571.6kJ?mol-1；
b、CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）；△H=-90.8kJ?mol-1；
c、2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）；△H=-566.0kJ?mol-1；
d、CH3OH（g）═CH3OH（l）；△H=-37.3kJ?mol-1的关系为：
所求的反应=2a-2b+c-2d，所以液体CH3OH的燃烧热△H=2（-571.6kJ?mol-1）-2（-90.8kJ?mol-1）+（-566.0kJ?mol-1）-2（-37.3kJ?mol-1）=-1453KJ/mol，
故答案为：-1453KJ/mol；
②A．有1个H-H键生成的同时有3个C-H键生成，不能证明正逆反应速率相等，故A错误；
B．CO百分含量保持不变，证明达到了化学平衡状态，故B正确；
C．该反应是一个前后气体体积变化的反应，容器中混合气体的压强不变化，证明达到了平衡状态，故C正确；
D．混合气体质量守恒，体积恒定，所以容器中混合气体的密度不会发生变化，故D错误；
故选BC；
（2）①H2O（g）+CO（g）?H2（g）+CO2（g）
初始浓度：2 1 0 0
变化浓度：0.5 0.5 0.5 0.5
末态浓度：1.5 0.5 0.5 0.5
此时浓度熵Qc=
=
＜1，即反应会正向进行，正反应速率大于逆反应速率，故答案为：大于；
②若反应温度不变，达到平衡后，设H2O的变化浓度为x，
H2O（g）+CO（g）?H2（g）+CO2（g）
初始浓度：2 1 0 0
变化浓度：x x x x
末态浓度：2-x 1-x x x
则
=1，解得x=
，所以水的转化率=
×100%≈33.3%，故答案为：33.3%；
（3）①燃料电池的工作原理：电池的负极一定是燃料发生失电子的氧化反应，在正极上一定是发生氧气得电子的还原反应，所以a为正极，b是负极，电解质里的阴离子移向电池的负极，所以该电池工作时，OH-向b极移动，故答案为：b；
②电池负极是燃料甲醇发生失电子的氧化反应，在碱性环境下，反应的电极反应式为CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O，故答案为：CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O．
a、2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）；△H=-571.6kJ?mol-1；
b、CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）；△H=-90.8kJ?mol-1；
c、2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）；△H=-566.0kJ?mol-1；
d、CH3OH（g）═CH3OH（l）；△H=-37.3kJ?mol-1的关系为：
所求的反应=2a-2b+c-2d，所以液体CH3OH的燃烧热△H=2（-571.6kJ?mol-1）-2（-90.8kJ?mol-1）+（-566.0kJ?mol-1）-2（-37.3kJ?mol-1）=-1453KJ/mol，
故答案为：-1453KJ/mol；
②A．有1个H-H键生成的同时有3个C-H键生成，不能证明正逆反应速率相等，故A错误；
B．CO百分含量保持不变，证明达到了化学平衡状态，故B正确；
C．该反应是一个前后气体体积变化的反应，容器中混合气体的压强不变化，证明达到了平衡状态，故C正确；
D．混合气体质量守恒，体积恒定，所以容器中混合气体的密度不会发生变化，故D错误；
故选BC；
（2）①H2O（g）+CO（g）?H2（g）+CO2（g）
初始浓度：2 1 0 0
变化浓度：0.5 0.5 0.5 0.5
末态浓度：1.5 0.5 0.5 0.5
此时浓度熵Qc=
| 0.5×0.5 |
| 1.5×0.5 |
| 1 |
| 3 |
②若反应温度不变，达到平衡后，设H2O的变化浓度为x，
H2O（g）+CO（g）?H2（g）+CO2（g）
初始浓度：2 1 0 0
变化浓度：x x x x
末态浓度：2-x 1-x x x
则
| x2 |
| (2-x)(1-x) |
| 2 |
| 3 |
| ||
| 2 |
（3）①燃料电池的工作原理：电池的负极一定是燃料发生失电子的氧化反应，在正极上一定是发生氧气得电子的还原反应，所以a为正极，b是负极，电解质里的阴离子移向电池的负极，所以该电池工作时，OH-向b极移动，故答案为：b；
②电池负极是燃料甲醇发生失电子的氧化反应，在碱性环境下，反应的电极反应式为CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O，故答案为：CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O．
点评：本题是一道关于化学反应速率、化学平衡、热化学、电化学等知识的综合考查题，考查学生分析和解决问题的能力，难度大．
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⑴工业生产甲醇的常用方法是：CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) △H＝－90.8 kJ/mol。
已知：2H2(g)+ O2(g)= 2H2O (l) △H＝－571.6 kJ/mol
H2(g) +
O2(g) = H2O(g) △H＝－241.8 kJ/mol
①H2的燃烧热为 ▲ kJ/mol。
②CH3OH(g)＋O2(g)
CO(g)＋2H2O(g)的反应热△H＝ ▲ 。
③若在恒温恒容的容器内进行反应CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)，则可用来判断该反应达到平衡状态的标志有 ▲ 。（填字母）
| A．CO百分含量保持不变 |
| B．容器中H2浓度与CO浓度相等 |
| C．容器中混合气体的密度保持不变 |
| D．CO的生成速率与CH3OH的生成速率相等 |
①甲醇蒸汽重整法。该法中的一个主要反应为CH3OH(g)
CO(g)＋2H2(g)，此反应能自发进行的原因是 ▲ 。 ②甲醇部分氧化法。在一定温度下以Ag/CeO2—ZnO为催化剂时原料气比例对反应的选择性（选择性越大，表示生成的该物质越多）影响关系如图所示。则当n(O2)/n(CH3OH)＝0.25时，CH3OH与O2发生的主要反应方程式为 ▲ ；在制备H2时最好控制n(O2)/n(CH3OH)＝ ▲ 。
⑶在稀硫酸介质中，甲醇燃料电池负极发生的电极反应式为 ▲ 。
CH3OH(g)
△H = —90.8kJ/mol。
O2(g)=H2O(g)
△H = —241.8kJ/mol；
H2(g)+
CO2(g) △H＜0，某温度下该反应的平衡常数K=1。若起始时c(CO)=1mol•L-1，c(H2O)=2mol•L－1，试回答下列问题：
CH3OH(g) △H＝－90.8 kJ/mol。
O2(g)
= H2O(g) △H＝－241.8 kJ/mol
CO(g)＋2H2O(g)的反应热△H＝ ▲ 。