题目内容
甲醇被称为21世纪的新型燃料，工业上用CH4和H2O为原料通过下列反应①和②，来制备甲醇。
①CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g) DH1
②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) DH2
将0.20 mol CH4和0.30 mol H2O(g)通入容积为10 L的密闭容器中，在一定条件下发生反应①，达到平衡时，CH4的转化率与温度、压强的关系如右图。
⑴温度不变，缩小体积，①的逆反应速率 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
⑵反应①的DH1 0(填“＜”“=”或“＞”)100°C时的平衡常数值K= 。
⑶在压强为0.1Mpa条件下，将amolCO与3amolH2的混合气体在催化剂作用下进行反应②再生成甲醇。为了发寻找合成甲醇的适宜的温度和压强，某同学设计了二组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。请在空格中填入剩余的实验条件数据。
| 实验编号 | T(°C) | n(CO)/n(H2) | p(MPa) |
| I | 150 | 1/3 | 0.1 |
| II | 5 | ||
| III | 350 | 5 |
300°C时，其他条件不变，将容器的容积压缩到原来的1/2，对平衡体系产生的影响是(填字母)（ ）
A．c(H2)减少 B．正反应速率加快，逆反应速率减慢
C．CH3OH的物质的量增加 D．重新平衡时c(H2)/c(CH2OH)减小
⑷已知在常温常压下：
①2CH3OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋4H2O(g)DH=-1275.6 kJ·mol－1
②2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g) DH=-556.0 kJ·mol－1
③H2O(g)=H2O(l)DH=-44.0 kJ·mol－1
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳的液态水的热化学方程式 。
⑸某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如右图所示的电池装置。
①该电池正极的电极反应为 。
②工作一段时间后，测得溶液的pH减小，该电池总反应的化学方程式为
。
【答案】⑴增大 ⑵＞ 1.35×10-3
⑶CD 实验II 150 1/3 实验III 1/3
⑷CH3OH(l)+O2(g)
CO(g)+2H2O(g) DH= -447.8 kJ·mol－1
⑸①O2+2H2O+4e-=4OH- 2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O
【解析】⑴缩小容器的容积，导致压强增大，正逆反应速率均加快。⑵由题中图像知温度升高，CH4的转化率变大，说明该反应的正反应为吸热反应。
在100℃时，CH4的转化率为0.5，则有
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)
起始：0.2mol 0.3mol 0 0
变化：0.1mol 0.1mol 0.1mol 0.3mol
平衡：0.1mol 0.2mol 0.1mol 0.3mol
K=c(CO)×c(H2)3/[c(CH4)×c(H2O)]=0.01×0.033/(0.01×0.02)=1.35×10-3。
⑶显然该同学通过“控制变量法”探究外界条件对化学平衡的影响，探究的前提只能是改变一个条件，而其它条件不变，故实验II的温度是150℃，n(CO)/n(H2)=1/3，同样实验III中n(CO)/n(H2)同样等于1/3。
由于反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)是气体体积减小的反应，现体积缩小，即增大压强，反应物和生成物的浓度均增大，正逆反应速率均加快，化学平衡向正反应方向移动，综上分析，选项C和D正确。
⑷根据盖斯定律得(①—②+③×4)/2得CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(g) DH= -447.8 kJ·mol－1。
⑸根据题意该原电池反应的总反应式为2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O，故导致溶液的pH减小。
【考点】化学反应速率与化学平衡 电解质溶液
作业辅导系列答案
（2012?丹东模拟）能源短缺是人类面临的重大问题．甲醇是一种可再生能源．具有广泛的开发和应用前景．因此甲醇被称为21世纪的新型燃料．
