Question

（1）甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上一般可采用如下反应来合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．分析该反应并回答下列问题：下列各项中，不能够说明该反应已达到平衡的是

 

（填序号）．
a．恒温、恒容条件下，混合气体的平均相对分子质量不变
b．一定条件下，CH₃OH分解的速率和CH₃OH生成的速率相等
c．一定条件下，CO、H₂和CH₃OH的浓度保持不变
d．一定条件下，单位时间内消耗2mol H₂，同时生成1mol CH₃OH
（2）2009年10月，中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破，组装出了自呼吸电池及主动式电堆．甲醇燃料电池的工作原理如图所示．
①该电池工作时，b口通入的物质为

 

，c口通入的物质为

 

．
②该电池负极的电极反应式为：

 

③工作一段时间后，当6.4g甲醇完全反应生成CO₂时，有

 

N_A个电子转移．

Answer 1

考点：化学平衡状态的判断,原电池和电解池的工作原理

专题：

分析：（1）化学反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不再改变，由此衍生的一些物理量不变，以此进行判断；
（2）①根据氢离子移动方向知，右侧电极为正极，左侧电极为负极，负极上通入燃料；
②负极上燃料失电子发生氧化反应，正极上氧化剂得电子发生还原反应；
③根据甲醇和转移电子之间的关系式计算．

解答： 解：（1）a．反应前后气体的物质的量不等，混合气体质量不变，所以平均相对分子质量不变说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故a不选；
b．一定条件下，CH₃OH分解的速率和CH₃OH生成的速率相等，可说明正逆反应速率相等，达到平衡状态，故b不选；
c．一定条件下，CO、H₂和CH₃OH的浓度保持不变，说明达到平衡状态，故c不选；
d．一定条件下，单位时间内消耗2molH₂，同时生成1molCH₃OH，都是正反应速率，不能说明达到平衡状态，故d选；
故答案为：d；
（2）①据氢离子移动方向知，右侧电极为正极，正极通入空气，左侧电极为负极，负极上通入燃料甲醇，故答案为：CH₃OH；空气；
②正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，电极反应式为：3O₂+12H⁺+12e^-=6H₂O，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2CH₃OH-12e^-+2H₂O=2CO₂↑+12H⁺，故答案为：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂↑+6H⁺；
③根据2CH₃OH-12e^-+2H₂O=2CO₂+12H⁺知，甲醇和转移电子之间的关系式得，当6.4g甲醇完全反应生成CO₂时，转移电子的物质的量=

6.4g

32g/mol

×6=1.2mol，则转移电子个数为1.2N_A，
故答案为：1.2．

点评：本题考查了化学平衡状态的判断、原电池原理，根据正负极上得失电子及反应物和转移电子之间的关系式解答，难点是电极反应式的书写，要结合电解质溶液酸碱性书写，难度不大．