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3．氢是未来最好的能源选择，制取氢气的成熟的方法有很多，利用甲醇可以与水蒸气反应生成氢气，反应方程式如下：CH3OH（g）+H2O（g）?CO2（g）+3H2（g）△H（298K）=+49.4kJ/mol，一定条件下，向容积为2L的恒容密闭容器中充入1mol CH3OH（g）和3mol H2O（g），实验测得：达到平衡状态时，吸收热量19.76kJ．则
（1）达平衡时混合气体的压强是反应前的1.2倍．
（2）该条件下的该反应的平衡常数是0.11（结果保留两位有效数字）．
（3）该条件下反应达平衡状态的依据是（填序号）D．
A．v正（CH3OH）=v正（CO2）  B．混合气体的密度不变
C．c（CH3OH）=c（H2O）     D．混合气体的总物质的量不变
（4）甲醇直接燃料电池电解质为酸性，负极反应为CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+，该电池的理论输出电压为1.18V，能量密度E=5.92 kW•h•kg-1（列式计算，结果保留两位小数）（能量密度=电池输出电能/燃料质量，1kW•h=3.6×106J，一个电子的电量为1.6×10-19C，NA=6.02×1023mol-1）

分析 （1）吸热19.76KJ，据方程式可以求得，反应的n（CH3OH）=$\frac{17.96kJ}{49.4kJ/mol}$=0.4mol，则
              CH3OH（g）+H2O（g）═CO2（g）+3H2（g）△H（298K）=+49.4kJ/mol
反应前（mol）   1         3        0        0
反应了（mol）  0.4        0.4     0.4     1.2
平衡后（mol）  0.6        2.6      0.4     1.2
恒温恒容下，气体的压强之比等于物质的量之比，据此计算反应前后压强之比；
（2）利用三段式法计算出平衡时的浓度，K=$\frac{生成物浓度幂之积}{反应物浓度幂之积}$；
（3）平衡状态时正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量不变、物质的量浓度不变、百分含量不变以及由此引起的一系列物理量不变；
（4）甲醇燃料酸性电池中，负极上甲醇失电子和水反应生成二氧化碳和氢离子；
计算1Kg甲醇输出的电能，结合能量密度公式计算．

解答 解：（1）吸热19.76KJ，据方程式可以求得，反应的n（CH3OH）=$\frac{17.96kJ}{49.4kJ/mol}$=0.4mol，则
              CH3OH（g）+H2O（g）═CO2（g）+3H2（g）△H（298K）=+49.4kJ/mol
反应前（mol）   1         3        0        0
反应了（mol）  0.4        0.4     0.4     1.2
平衡后（mol）  0.6        2.6      0.4     1.2
平衡后，混合气体的压强是原来的$\frac{（0.6+2.6+0.4+1.2）mol}{（1+3）mol}$=1.2，
故答案为：1.2；
（2）K=$\frac{生成物浓度幂之积}{反应物浓度幂之积}$=$\frac{1．{2}^{3}×0.4}{0.6×2.6}$≈0.11，
故答案为：0.11；
（3）A、反应方向相同，无论是否达到平衡状态都存在v正（CH3OH）=v正（CO2），不能据此判断平衡状态，故A错误；
B、体积不变，反应物和生成物都是气体，所以密度永远不变，不能据此判断平衡状态，故B错误；
C、甲醇和水蒸气浓度相等，决定于加入的量，与是否平衡无关，不能据此判断平衡状态，故C错误；
D、反应前后气体体积不同，气体总物质的量不变说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故D正确；
故选D；
（4）负极上甲醇失电子和水反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+，
1Kg甲醇输出的电能：w=UIt=Uq=1.18×1000/32×6×6.02×1023×1.602×10-19J
=2.1699×107 J
=2.1337×107/3.6×106kW•h
=5.92 kW•h
甲醇直接燃料电池能量密度E=5.92kW•h•kg-1．
故答案为：CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+；5.92．

点评 本题考查化学平衡计算、原电池原理、化学平衡状态判断等知识点，为高频考点，知道三段式法在化学平衡计算中的灵活运用，只有反应前后改变的物理量才能作为平衡状态判断依据，难点是（4）题计算，计算量较大，且与物理知识灵活考查，难点较大．

练习册系列答案
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15．下列物质的化学用语表达正确的是（　　）
A．（CH3）3COH的名称：2，2二甲基乙醇B．甲烷的球棍模型
C．乙醛的结构式：CH3CHOD．四氯化碳分子的电子式：
16．某金属M2+的第三层中有15个电子，该金属名称是（　　）
A．FeB．MnC．CoD．Ni
13．下列说法中不正确的是（　　）
A．SO2通入酸性的高锰酸钾溶液中紫红色褪去
B．SO2通入Ba（OH）2溶液中中产生白色沉淀
C．久置的Na2SO3溶液中加入酸化的BaCl2溶液产生白色沉淀
D．SO2通入氯水中无现象
20．选择合适试剂完成甲、乙两组实验．
甲组：检验含Fe3+的溶液中是否含有Fe2+；
乙组：检验含Fe2+的溶液中是否含有Fe3+．
下列试剂及加入试剂顺序能达到实验目的是（　　）
试剂
选项		甲组乙组
A新制氯水、KSCN溶液NaOH溶液
B酸性KmnO4溶液KSCN溶液
CKOH溶液溴水
D溴水酸性KmnO4溶液
A．AB．BC．CD．D
8．恒温恒容下，向2L密闭容器中加入MgSO4（s）和CO（g），发生反应：
MgSO4（s）+CO（g）?MgO（s）+CO2（g）+SO2（g）反应过程中测定的部分数据见表：
反应时间/minn（MgSO4）/moln（CO）/moln（CO2）/mol
02.002.000
20.80
41.20
下列说法正确的是（　　）
A．反应在0～2min内的平均速率为v（SO2）=0.6 mol•L-1•min-1
B．反应在2～4min内容器内气体的密度没有变化
C．若升高温度，反应的平衡常数变为1.00，则正反应为放热反应
D．保持其他条件不变，起始时向容器中充入1.00mol MgSO4和1.00molCO，到达平衡时n（CO2）＞0.60mol
15．能源在国民经济中具有特别重要的战略地位．有人说能源相当于城市的血液，它驱动着城市的运转．
（1）①丙烷常用作运动会火炬的燃料，图甲是一定量丙烷完全燃烧生成CO2和1mol H2O（l）过程中的能量变化图（图中括号内“+”或“-”未标注），写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式：C3H8（g）+5O2（g）=3CO2（g）+4H2O（l）△H1=-2215.0 kJ/mol．
②二甲醚（CH3OCH3）作为一种新型燃料，应用前景广阔．1mol二甲醚完全燃烧生成CO2和液态水放出1455kJ热量．若1mol丙烷和二甲醚的混合气体完全燃烧生成CO2和液态水共放出1645kJ热量，则混合气体中，丙烷和二甲醚的物质的量之比为1：3．
（2）盖斯定律认为：不管化学过程是一步完成或分数步完成，整个过程的总热效应相同．试运用盖斯定律回答下列问题：
①反应A+B→C（△H＜0）分两步进行：①A+B→X（△H＞0），②X→C（△H＜0）．如图乙示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是d（填字母）．

②已知：H2O（g）=H2O （l）△H1=-Q1kJ/mol
C2H5OH（g）=C2H5OH （l）△H2=-Q2kJ/mol
C2H5OH（g）+3O2（g）═2CO2（g）+3H2O（g）△H3=-Q3kJ/mol
若使23g液态无水酒精完全燃烧，并恢复到室温，则整个过程中放出的热量为0.5Q3-0.5Q2+1.5Q1．
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12．下列依据热化学方程式得出的结论正确的是（　　）
A．已知NaOH（aq）+HCl（aq）═NaCl（aq）+H2O（l）△H=-57.3 kJ•mol-1，则含40.0gNaOH的稀溶液与足量稀醋酸完全中和，放出的热量小于57.3kJ
B．2C（s）+2O2（g）═2CO2（g）△H=akJ•mol-1：2C（s）+O2（g）═2CO（g）△H=bkJ•mol-1，则a＞b
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13．下列说法错误的是（　　）
A．使用可降解塑料聚二氧化碳，能减少白色污染
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C．实施“煤改气”、“煤改电”等清洁燃料改造工程，有利于保护环境
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