Question

【题目】甲醇（CH3OH）是一种重要的化工原料，既可用于化工生产，也可直接用做燃料。

（1）工业上可用CO2和H2反应制得甲醇。在2×105Pa、300℃的条件下，CO2和H2反应生成甲醇和水，当消耗2molCO2时放出98kJ的热量，该反应的热化学方程式为___________。

（2）甲醇也可由CO与H2反应制得。在一定温度下，初始容积相同的两个容器中（如图），发生反应： CO(g)+2H2(g)＝CH30H(g)。

① 能表明甲和乙容器中反应一定达到平衡状态的是________（填字母代号）。

A.混合气体的密度保持不变 B．混合气体的总压强保持不变

C.CO的质量分数保持不变 D. CO 与H2的转化率之比为3 : 2

E.v(CO)=v(CH30H)

②两容器中反应达到平衡时，Co的转化率α甲______α乙（填“>”、“< ”或“=”）

（3）组成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60时，体系中CO 的平衡转化率(α)动与温度和压强的关系如图所示。图中的压强由大到小依次为_______，其判断理由是______________。

（4）甲醇燃料电池（简称DMFC）可作为常规能源的替代品而备受关注。DMFC的工作原理如图所示：

① 加入a 物质的电极是电池的______（填“正”或“负”）极，其电极反应式为________.

② 常温下以该装置作电源，用惰性电极电解NaCl和CuSO4的混合溶液，当电路中通过0.4mol电子的电量时，两电极均得到0.14mol的气体。若电解后溶液体积为4OL，则电解后溶液的pH 为________。

Answer 1

【答案】 CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH=－49 kJ/mol C ＞ P3＞P2＞P1 该反应为气体分子数减小的反应，在相同温度下，加压有利于提升CO的转化率 负 CH3OH＋H2O CO2＋6H+ 11

【解析】本题分析：本题主要考查化学平衡。

（1）在2×105Pa、300℃的条件下，CO2和H2反应生成甲醇和水，当消耗2molCO2时放出98kJ的热量，该反应的热化学方程式为CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH=－49 kJ/mol。

（2）① A.乙中混合气体的密度始终保持不变；B.甲中混合气体的总压强始终保持不变；C.CO的质量分数随着反应进行而变化，当保持不变时说明反应达到平衡状态；D. CO 与H2的转化率之比与平衡状态之间没有一定关系；E.都是正反应速率，不能说明反应达到平衡状态。故选C。

②该反应气体物质的量减少，甲相当于乙加压而成，加压平衡右移，两容器中反应达到平衡时，CO的转化率α甲>α乙。

（3） 图中的压强由大到小依次为P3＞P2＞P1，其判断理由是该反应为气体分子数减小的反应，在相同温度下，加压有利于提升CO的转化率。

（4）① 从电子移动方向可知，加入a 物质的电极是电池的负极，其电极反应式为CH3OH＋H2O-6e-=CO2＋6H+。

② 阴极首先生成铜，之后生成氢气和氢氧化钠 ，产生0.14mol氢气同时产生0.28molOH-。阳极产生氯气、氧气和硫酸，根据题意可得n(Cl2)+ n(O2)=0.14mol和2n(Cl2)+ 4n(O2)=0.40mol，解得 n(O2)=0.06mol，同时生成0.24molH+。电解后剩余0.04molOH-，溶液体积为4OL，则c(OH-)=1×10-3mol/L， c(H＋)= =-mol/L =1×10-11mol/L，溶液的pH=11.