题目内容
甲醇燃料电池（DNFC）被认为是21世纪电动汽车最佳候选动力源．
（1）101kPa时，1mol CH3OH完全燃烧生成稳定的氧化物放出热量726.51kJ，则甲醇燃烧的热化学方程式为 ．
（2）甲醇燃料电池的结构示意图如图1．甲醇进入 极（填“正”或“负”），正极发生的电极反应为 ．
（3）目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇．为探究反应原理，现进行如下实验．在体积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，一定条件下发生反应：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.0KJ/mol．测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图2所示．
①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H2）=
②该反应的平衡常数表达式为 ．
③下列措施中能使n（CH3OH）/n（CO2）增大的是 ．
A．升高温度
B．充入He（g），使体系压强增大
C．将H2O（g）从体系中分离
D．再充入1molCO2和3molH2．
（1）101kPa时，1mol CH3OH完全燃烧生成稳定的氧化物放出热量726.51kJ，则甲醇燃烧的热化学方程式为
（2）甲醇燃料电池的结构示意图如图1．甲醇进入
（3）目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇．为探究反应原理，现进行如下实验．在体积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，一定条件下发生反应：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.0KJ/mol．测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图2所示．
①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H2）=
②该反应的平衡常数表达式为
③下列措施中能使n（CH3OH）/n（CO2）增大的是
A．升高温度
B．充入He（g），使体系压强增大
C．将H2O（g）从体系中分离
D．再充入1molCO2和3molH2．
考点：化学电源新型电池,热化学方程式,化学平衡的影响因素
专题：
分析：（1）1mol CH3OH完全燃烧生成稳定的氧化物放出热量726.51kJ，则甲醇的燃烧热是726.51 kJ/mol；
（2）燃料电池中，通入燃料的电极是负极，通入氧化剂的电极是正极，该燃料电池中，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水；
（3）①先计算二氧化碳的反应速率，根据同一可逆反应同一时间段内各物质的反应速率之比等于其计量数之比计算氢气反应速率；
②化学平衡常数K等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比；
③该反应式一个反应前后气体体积减小的放热反应，n（CH3OH）/n（CO2）增大，说明改变条件使平衡向右进行，但不能增大二氧化碳浓度．
（2）燃料电池中，通入燃料的电极是负极，通入氧化剂的电极是正极，该燃料电池中，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水；
（3）①先计算二氧化碳的反应速率，根据同一可逆反应同一时间段内各物质的反应速率之比等于其计量数之比计算氢气反应速率；
②化学平衡常数K等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比；
③该反应式一个反应前后气体体积减小的放热反应，n（CH3OH）/n（CO2）增大，说明改变条件使平衡向右进行，但不能增大二氧化碳浓度．
解答：
解：（1）1mol CH3OH完全燃烧生成稳定的氧化物放出热量726.51kJ，则甲醇的燃烧热是726.51 kJ/mol，所以甲醇的燃烧热化学方程式为CH3OH（l）+3/2 O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=-726.51 kJ/mol，故答案为：CH3OH（l）+3/2 O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=-726.51 kJ/mol；
（2）燃料电池中，通入燃料的电极是负极，所以通入甲醇的电极是负极，通入氧化剂的电极是正极，该燃料电池中，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，电极反应式为O2+4H++4e-═2H2O，故答案为：负；O2+4H++4e-═2H2O；
（3）①二氧化碳平均反应速率=
mol/（L?min）=0.075mol/（L?min），同一可逆反应同一时间段内各物质的反应速率之比等于其计量数之比，则氢气反应速率=3×0.075mol/（L?min）=0.225 mol/（L?min），故答案为：0.225 mol/（L?min）；
②该反应平衡常数表达式为K=
，故答案为：K=
；
③该反应式一个反应前后气体体积减小的放热反应，n（CH3OH）/n（CO2）增大，说明改变条件使平衡向右进行，但不能单纯增大二氧化碳浓度，
A．升高温度，平衡向逆反应方向移动，n（CH3OH）/n（CO2）减小，故错误；
B．充入He（g），使体系压强增大，但各物质浓度不变，平衡不移动，故错误；
C．将H2O（g）从体系中分离，平衡向正反应方向移动，n（CH3OH）/n（CO2）增大，故正确；
D．再充入1molCO2和3molH2，平衡向正反应方向移动，n（CH3OH）/n（CO2）增大，故正确；
故选CD．
（2）燃料电池中，通入燃料的电极是负极，所以通入甲醇的电极是负极，通入氧化剂的电极是正极，该燃料电池中，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，电极反应式为O2+4H++4e-═2H2O，故答案为：负；O2+4H++4e-═2H2O；
（3）①二氧化碳平均反应速率=
| 1.00-0.25 |
| 10 |
②该反应平衡常数表达式为K=
| c(CH3OH)?c(H2O) |
| c(CO2)?c3(H2) |
| c(CH3OH)?c(H2O) |
| c(CO2)?c3(H2) |
③该反应式一个反应前后气体体积减小的放热反应，n（CH3OH）/n（CO2）增大，说明改变条件使平衡向右进行，但不能单纯增大二氧化碳浓度，
A．升高温度，平衡向逆反应方向移动，n（CH3OH）/n（CO2）减小，故错误；
B．充入He（g），使体系压强增大，但各物质浓度不变，平衡不移动，故错误；
C．将H2O（g）从体系中分离，平衡向正反应方向移动，n（CH3OH）/n（CO2）增大，故正确；
D．再充入1molCO2和3molH2，平衡向正反应方向移动，n（CH3OH）/n（CO2）增大，故正确；
故选CD．
点评：本题考查化学平衡移动原理、原电池原理、热化学反应方程式等知识点，综合性较强，侧重考查分析、计算能力，难点是（3）③，注意B选项不影响平衡移动，为易错点．
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