Question

【题目】CH4、CH3OH既是重要的化工原料,又是未来重要的能源物质。

(1)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g) 通入容积为2L的反应室，在一定条件下发生反应CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)，测得在5 min时达到平衡，CH4的平衡转化率为40%。则0～5 min内，用H2O表示该反应的平均反应速率为_________。

(2)一定条件下,将1.0 mol CH4与2.0 mol H2O(g)充入密闭容器中发生反应CH4(g)+H2O(g) CH3OH(g)+H2(g)，下列措施可以提高化学反应速率的是___________(填选项序号)。

a．恒容条件下充入He b．增大体积

c．升高温度 d．投入更多的H2O(g)

(3)在恒容条件下进行反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),则下列实验事实可以作为判断该反应达到平衡状态标志的是___________(填选项序号)。

a．消耗1 mol CO2同时生成1 mol CH3OH b．容器内压强保持不变

c．混合气体的密度保持不变 d．CH3OH(g)的浓度保持不变

(4)以KOH为电解质的甲醇－空气燃料电池是一种高效、轻污染的车载电池，其工作原理如图。 回答下列问题：

①该原电池的正极是____（填“甲”或“乙”），电解过程中乙电极附近pH____（填“增大”或“减小”）；

②负极的电极反应式________________________________。

Answer 1

【答案】 0.04mol/(L min) cd bd 乙 增大 CH3OH＋8OH－－6e－CO32－＋6H2O

【解析】分析: (1)根据v=计算 v(CH4)，根据速率之比等于化学计量数之比换算v(H2O)。

(2) 升高温度、增大反应物浓度、使用催化剂等能加快反应速率；

(3) 正反应速率等于逆反应速率，混合物中各组分浓度保持不变则达到平衡状态，以此分析；

(4)甲醇燃料电池中，负极上燃料甲醇失电子发生氧化反应，正极上氧化剂得电子发生还原反应，据此判断电极名称并书写电极反应式，根据电极反应分析电极附近溶液pH变化。

(1)0~5 min内，v(H2O)=v(CH4)==0.04 mol/(L·min)。

故答案为：0.04mol/(L min)；

(2) a．恒容条件下加He，体系压强增大但反应物浓度不变，化学反应速率不变；b．增大体积，反应物浓度减小，化学反应速率减小；c．升高温度能加快反应速率；d．投入更多的H2O(g)，增大反应物浓度，反应速率加快；

故答案为：cd；

(3) a项，均表示正反应，故a错误；b项，该反应是反应前后气体分子数发生变化的反应，容器内压强保持不变，说明各物质浓度保持不变，说明已达平衡，故b正确；c项，因为反应物、生成物全是气体，且为恒容容器，混合气体的密度始终不变，故c错误；d．当CH3OH(g)的浓度保持不变时，说明反应达到了平衡状态，正确，

故答案为：bd；

(4) ①氧气在乙电极发生还原反应，故乙电极是正极，该原电池的正极是乙；正极为氧气得电子生成氢氧根离子，所以电解过程中乙电极附近pH增大；

故答案为：乙 ；增大；
②可燃物甲醇在负极失去电子消耗OH-生成CO32-，所以负极电极反应式为：CH3OH＋8OH－－6e－CO32－＋6H2O

因此，本题正确答案是：CH3OH＋8OH－－6e－CO32－＋6H2O。