Question

13．能源短缺是人类社会面临的重大问题．甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景．
（1）工业上合成甲醇的反应原理为：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H，
下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）．

温度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

①根据表中数据可判断△H＜0 （填“＞”、“=”或“＜”）．
②在300℃时，将2mol CO、3mol H₂和2mol CH₃OH充入容积为1L的密闭容器中，此时反应将A．
A．向正方向移动   B．向逆方向移动   C．处于平衡状态   D．无法判断
（2）以甲醇、氧气为原料，KOH溶液作为电解质构成燃料电池总反应为：2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+6H₂O，则正极的电极反应式为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，，随着反应的不断进行溶液的pH减小（填“增大”“减小”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）①依据平衡常数随温度变化分析，温度越高平衡常数越小，说明平衡逆向进行；
②依据浓度商和平衡常数比较分析判断反应进行的方向；
（2）原电池中负极上燃料失电子，碱性条件下，CH₃OH反应生成碳酸根离子；根据电极反应判断氢氧根离子浓度的变化．

解答 解：（1）①由表中数据可知，温度越高，平衡常数越小，说明升高温度平衡向逆反应移动，故正反应为放热反应，即△H＜0，故答案为：＜；
②、将2mol CO、3mol H₂和2mol CH₃OH充入容积为1L的密闭容器中，此时的浓度商Qc=$\frac{2}{2×{3}^{2}}$=$\frac{1}{9}$，小于0.27，故反应向正反应进行，故选：A；
（2）原电池放电时，甲醇失电子被氧化，应为电池负极反应，其电极反应式为：2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O；已知电池总反应为：2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+6H₂O，正极电极反应式为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，电池在放电过程中消耗氢氧根离子，所以溶液的pH减小；
故答案为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；减小．

点评 本题综合性较大，涉及化学平衡常数、反应的热效应、原电池与电解池工作原理及计算等，难度中等，注意原电池书写．