题目内容
（2013?济南一模）目前工业上有一种用CO2来生产燃料甲醇的方法，可以将CO2变废为宝．（1）已知在常温常压下：
①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=_1275.6kJ?mol-1
②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=_556.0kJ?mol-1
③H2O（l）=H2O（g）△H=+44.0kJ?mol-1
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
CH3OH（l）+O2（g）=CO （g）+2H2O（l）△H=_447.8 kJ?mol-1
CH3OH（l）+O2（g）=CO （g）+2H2O（l）△H=_447.8 kJ?mol-1
（2）某同学利用甲醇燃料电池为电源，设计了一种电解法制取Fe（OH）2的实验装置（如图），通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色．则电源中a极为
正
正
极（填“正”或“负”），其电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-
O2+4e-+2H2O=4OH-
．装置上端A极电极材料是Fe
Fe
（填化学式），B电极上的电极反应式为2H++2 e-=H2↑
2H++2 e-=H2↑
．（3）将不同量的CO（g）和H2O（g）分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g），得到如下三组数据：
| 实验组 | 温度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡所需时间/min | |
| H2O | CO | CO2 | |||
| 1 | 650 | 2 | 4 | 1.6 | 5 |
| 2 | 900 | 1 | 2 | 0.4 | 3 |
| 3 | 900 | 1 | 2 | 0.4 | 1 |
放
放
（填“吸”或“放”）热反应．②实验1中，以v（H2）表示的平均反应速率为
0.16mol/（L?min）
0.16mol/（L?min）
．③900℃时，按CO（g）、H2O（g）、CO2（g） 和 H2（g）的物质的量分别是0.8mol、1.0mol、0.6mol和0.8mol分别加入该容器，则此时反应的v（正）
＜
＜
v（逆）（填“＞”“＜”或“=”中之一）．④实验3跟实验2相比，改变的条件可能是
使用了催化剂；加大了压强
使用了催化剂；加大了压强
．分析：（1）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到；
（2）燃料电池中燃料在负极发生氧化反应依，在正极反应还原反应，依据装置分析判断生成氢氧化亚铁的电极位置和反应原理；
（3）①依据温度变化，平衡时二氧化碳的浓度变化分析判断反应热量变化；
②依据反应速率概念计算得到；
③依据浓度商和平衡常数比较分析判断；
④数据分析，实验3和实验2达到相同的平衡状态，但反应速率加快，达到平衡的时间缩短；反应可能是加入了催化剂或增大压强，因为反应前后气体压强不变；
（2）燃料电池中燃料在负极发生氧化反应依，在正极反应还原反应，依据装置分析判断生成氢氧化亚铁的电极位置和反应原理；
（3）①依据温度变化，平衡时二氧化碳的浓度变化分析判断反应热量变化；
②依据反应速率概念计算得到；
③依据浓度商和平衡常数比较分析判断；
④数据分析，实验3和实验2达到相同的平衡状态，但反应速率加快，达到平衡的时间缩短；反应可能是加入了催化剂或增大压强，因为反应前后气体压强不变；
解答：解：（1）①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=_1275.6kJ?mol-1
②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=_556.0kJ?mol-1
③H2O（l）=H2O（g）△H=+44.0kJ?mol-1
依据热化学方程式和盖斯定律①-②-③×4得到CH3OH（l）+O2（g）=CO （g）+2H2O（l）△H=_447.8 kJ?mol-1；
故答案为：CH3OH（l）+O2（g）=CO （g）+2H2O（l）△H=_447.8 kJ?mol-1；
（2）甲醇燃料电池为电源电解法制取Fe（OH）2的实验装置，通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色，说明氢氧化亚铁在B电极附近生成，所以电极A为电解池的阳极，B为电解池的阴极，电源a为正极，电极反应为氧气得到电子得到电子发生还原反应，O2+4e-+2H2O=4OH-；连接正极的A电极是铁，目的是铁做阳极失电子生成亚铁离子，和阴极生成的氢氧根离子反应生成白色沉淀氢氧化亚铁；b为负极，连接电极B电极反应为：2H++2 e-=H2↑；
故答案为：正，O2+4e-+2H2O=4OH-，Fe，2H++2 e-=H2↑（或2H2O+2e-=H2+2OH-）；
（3）①CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g），反应前后气体体积不变，起始量减少一半，平衡不动，应平衡时二氧化碳浓度为0.8mol/L，所以依据图表数据可知温度升高平衡状态向逆向进行，说明正反应是放热反应；
故答案为：放；
②CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
起始量（mol）2 4 0 0
变化量（mol）1.6 1.6 1.6 1.6
平衡量（mol）0.4 2.4 1.6 1.6
实验1中，以v（H2）表示的平均反应速率=
=0.16mol/（L?min）；
故答案为：0.16mol/（L?min）；
③900°C平衡状态下平衡常数计算为
CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
起始量（mol） 1 2 0 0
变化量（mol） 0.4 0.4 0.4 0.4
平衡量（mol）0.6 1.6 0.4 0.4
K=
=
=0.17
按CO（g）、H2O（g）、CO2（g） 和 H2（g）的物质的量分别是0.8mol、1.0mol、0.6mol和0.8mol分别加入该容器
Qc=
=
=0.6＞K
反应逆向进行，v（正）＜v（逆）
故答案为：＜；
④实验3跟实验2相比，达到相同的平衡状态，反应前后气体体积不变，反应速率增大，说明增大压强或加入催化剂符合，改变的条件可能是使用了催化剂；加大了压强；
故答案为：使用了催化剂；加大了压强；
②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=_556.0kJ?mol-1
③H2O（l）=H2O（g）△H=+44.0kJ?mol-1
依据热化学方程式和盖斯定律①-②-③×4得到CH3OH（l）+O2（g）=CO （g）+2H2O（l）△H=_447.8 kJ?mol-1；
故答案为：CH3OH（l）+O2（g）=CO （g）+2H2O（l）△H=_447.8 kJ?mol-1；
（2）甲醇燃料电池为电源电解法制取Fe（OH）2的实验装置，通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色，说明氢氧化亚铁在B电极附近生成，所以电极A为电解池的阳极，B为电解池的阴极，电源a为正极，电极反应为氧气得到电子得到电子发生还原反应，O2+4e-+2H2O=4OH-；连接正极的A电极是铁，目的是铁做阳极失电子生成亚铁离子，和阴极生成的氢氧根离子反应生成白色沉淀氢氧化亚铁；b为负极，连接电极B电极反应为：2H++2 e-=H2↑；
故答案为：正，O2+4e-+2H2O=4OH-，Fe，2H++2 e-=H2↑（或2H2O+2e-=H2+2OH-）；
（3）①CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g），反应前后气体体积不变，起始量减少一半，平衡不动，应平衡时二氧化碳浓度为0.8mol/L，所以依据图表数据可知温度升高平衡状态向逆向进行，说明正反应是放热反应；
故答案为：放；
②CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
起始量（mol）2 4 0 0
变化量（mol）1.6 1.6 1.6 1.6
平衡量（mol）0.4 2.4 1.6 1.6
实验1中，以v（H2）表示的平均反应速率=
| ||
| 5min |
故答案为：0.16mol/（L?min）；
③900°C平衡状态下平衡常数计算为
CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
起始量（mol） 1 2 0 0
变化量（mol） 0.4 0.4 0.4 0.4
平衡量（mol）0.6 1.6 0.4 0.4
K=
| c(CO2)c(H2) |
| c(CO)c(H2O) |
| ||||
|
按CO（g）、H2O（g）、CO2（g） 和 H2（g）的物质的量分别是0.8mol、1.0mol、0.6mol和0.8mol分别加入该容器
Qc=
| c(CO2)c(H2) |
| c(CO)c(H2O) |
| ||||
|
反应逆向进行，v（正）＜v（逆）
故答案为：＜；
④实验3跟实验2相比，达到相同的平衡状态，反应前后气体体积不变，反应速率增大，说明增大压强或加入催化剂符合，改变的条件可能是使用了催化剂；加大了压强；
故答案为：使用了催化剂；加大了压强；
点评：本题考查了热化学方程式和盖斯定律计算应用，原电池，电解池原理分析，化学平衡的分析判断，平衡常数、反应速率的计算应用，题目难度中等．
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