题目内容

开发、使用清洁能源发展“低碳经济”,正成为科学家研究的主要课题。氢气、甲醇是优质的清洁燃料,可制作燃料电池。
(1)已知:① 2CH3OH(1) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(g)  ΔH1 =" –" 1275.6 kJ/mol
② 2CO(g) + O2(g) = 2CO2(g)    ΔH2 =" –" 566.0 kJ/mol
③ H2O(g) = H2O(1)  ΔH3 =" –" 44.0 kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:___________。
(2)生产甲醇的原料CO和H2来源于:CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g)  ΔH>0
①一定条件下CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图a。则Tl ________T2(填“<”、“>”、“=”,下同);A、B、C三点处对应平衡常数(KA、KB、KC)的大小关系为___________。
     
②100℃时,将1 mol CH4和2 mol H2O通入容积为1 L的定容密封容器中,发生反应,能说明该反应已经达到平衡状态的是__________
a.容器内气体密度恒定  
b.单位时间内消耗0.1 mol CH4同时生成0.3 mol H2
c.容器的压强恒定      
d.3v正(CH4) = v逆(H2)
如果达到平衡时CH4的转化率为0.5,则100℃时该反应的平衡常数K =___________
(3)某实验小组利用CO(g) 、 O2(g) 、KOH(aq)设计成如图b所示的电池装置,则该电池负极的电极反应式为___________。

(共12分)(每空2分)
(1)CH3OH(1) + O2(g) =" CO(g)" + 2H2O(1)  ΔH =" –442.8" kJ·mol– 1
(2)①  < ; KC = KB >KA    
② cd ;  2.25 ;
(3)CO  – 2e– +  4 OH = CO32-+ 2H2

解析试题分析:
(1)不完全燃烧生成CO 和H2O ,由(①-②)*1/2+2*③得:方程式CH3OH(1) + O2(g) =" CO(g)" + 2H2O(1) ΔH =" –442.8" kJ·mol– 1
(2)①CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g) ΔH>0 温度升高,CH4转化率增大,由图,P相等,A——B CH4转化率增大,Tl < T2B和C点温度相同,平衡常数相等。因Tl < T2 ,反应是吸热反应,故有KC = KB >K
②对于前后系数不等的反应,“容器的压强恒定”可做标志。CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g)
v正(CH4) : v逆(H2)=1:3 变形有3v正(CH4) = v逆(H2)。
CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g)
初   1        2         0       0
变  1*0.5     0.5       0.5      3*0.5
平  0.5       1.5      0.5        1.5         K=0.5*1.53/ 0.5*  1.5 = 2.25
(3)总:CO+1/2 O2 +2OH-= CO32-+ H2O    正极:1/2 O2+2 e= 2OH-  负极=总-正极
负极:得CO  – 2e– +  4 OH = CO32-+ 2H2O 。
考点:本题考查盖斯定律、平衡移动、平衡常数、平衡计算、原电池等知识。

练习册系列答案
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高炉炼铁是冶炼铁的主要方法,发生的主要反应为:
Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) △H= -28.5 kJ·(mol-1
(1)已知:C(石墨)+CO2(g)2CO(g) △H=" +" 172.5 kJ·mol-1
则反应:Fe2O3(S) +3C(石墨)2Fe(s)+3CO(g) △H=        kJ·mol-1
(2)冶炼铁反应  Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) △H=-28.5 kJ·mol-1的平衡常数表达式K=          ,温度降低后,K值          .(填“增大”、“不变”或“减小”)。
(3)在ToC时,该反应的平衡常数K=27,在1L恒容密闭容器甲和乙中,分别按下表所示加入物质,反应经过一段时间后达到平衡.

 
Fe2 O3
CO
Fe
CO2
甲容器
1.0 mol
1.0 mol
1.0 mol
1.0 mol
乙容器
1.0 mol
2.0 mol
1.0 mol
1.0 mol
 
①甲容器中CO的平衡转化率为
②下列说法正确的是      (填字母)。
a.乙容器中CO的平衡转化率小于甲容器
b.甲、乙容器中,CO2的平衡浓度之比为2:3
c.当容器内气体压强保持不变时,标志反应达到平衡状态
d.当容器中气体密度保持不变时,标志反应达到平衡状态
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