题目内容
【题目】研究和开发CO2和CO的创新利用是环境保护和资源利用双赢的课题。
（1）CO可用于合成甲醇。在体积可变的密闭容器中充入4molCO和8molH2，在催化剂作用下合成甲醇：CO（g）+2H2（g）
CH3OH（g）(Ⅰ)，平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如下图所示：
①该反应的逆反应属于________反应；（填“吸热”或“放热”）。
②在0.1Mpa 、100℃的条件下，该反应达到平衡时容器体积为开始容器体积的_________倍。（结果保留两位小数点）
③在温度和容积不变的情况下，再向平衡体系中充入4molCO，达到平衡时CO转化率________（填“增大”，“不变”或“减小”），平衡常数K________（填“增大”，“不变”或“减小”）。
（2）在反应(Ⅰ)中需要用到H2做反应物，以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。已知：
①CH4（g）+ H2O（g）= CO（g）+3H2（g） △H=+206.2 kJ·mol-1
②CH4（g）+ CO2（g）= 2CO（g）+2H2（g） △H=+247.4 kJ·mol-1
则CH4和H2O（g）反应生成CO2和H2的热化学方程式为： 。
（3）在反应(Ⅰ)中制得的CH3OH 即可以做燃料，还可以与氧气组成碱性燃料电池，电解质溶液是20％～30％的KOH溶液。则该燃料电池放电时：负极的电极反应式为____________________。
【答案】（1）吸热 （2）0.67 （3）减小 不变
（4）CH4(g)+2H2O(g)＝CO2(g)+4H2(g) △H=+165.0 kJ·mol-1
（5）CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O
【解析】
试题分析：（1）①由图可知，压强一定时，随温度升高，CO的转化率降低，故升高温度平衡向逆反应移动，则正反应为放热反应，因此逆反应是吸热反应；
②100℃，平衡时CO的转化率为0.5，所以参加反应的CO的物质的量为2mol。
CO（g）+2H2（g）
CH3OH（g）；
开始（mol）： 4 8 0
变化（mol）： 2 4 2
平衡（mol）： 2 4 2
因此该反应达到平衡时容器体积为开始容器体积的
倍。
③在温度和容积不变的情况下，再向平衡体系中充入4molCO，平衡向正反应移动，但CO的转化率减小，化学平衡常数只受温度影响，与浓度无关，温度不变，平衡常数不变；
（2）①CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=+206.2kJmol-1
②CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）△H=+247.4kJmol-1
依据盖斯定律计算，①×2—②即得到CH4和H2O（g）反应生成
CO2和H2的热化学方程式为CH4(g)+2H2O(g)＝CO2(g)+4H2(g) △H=+165.0 kJ·mol-1 ；
（3）该燃料电池放电时是原电池，负极上是甲醇失电子发生氧化还原反应生成碳酸盐，反应的电极反应式为CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O。
