题目内容
【题目】甲醇是一种重要的可再生能源。
（1）已知2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g) ΔH =a kJ·mol-1
CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH =b kJ·mol-1
试写出由CH4和O2制取甲醇的热化学方程式 。
（2）还可通过下列反应制甲醇：CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)。甲图是反应时CO和CH3OH(g)的浓度随时间的变化情况。从反应开始到达平衡，用H2表示反应速率υ(H2)= 。
（3）在一容积可变的密闭容器中充入10 mol CO和20 mol H2，CO的平衡转化率随温度（T）、压强（P）的变化如乙图所示。
①下列说法能判断该反应达到化学平衡状态的是_______（填字母）。
A．H2的消耗速率等于CH3OH的生成速率的2倍
B．H2的体积分数不再改变
C．体系中H2的转化率和CO的转化率相等
D．体系中气体的平均摩尔质量不再改变
②比较A、B两点压强大小PA________PB（填“＞、＜、=”）。
③若达到化学平衡状态A时，容器的体积为20 L。如果反应开始时仍充入10 molCO和20 molH2，则在平衡状态B时容器的体积V(B)= L。
（4）以甲醇为燃料，氧气为氧化剂，KOH溶液为电解质溶液，可制成燃料电池（电极材料为惰性电极）。
①若KOH溶液足量，则写出电池负极反应式________________________。
②若电解质溶液中KOH的物质的量为0.8 mol，当有0.5 mol甲醇参与反应时，电解质溶液中各种离子的物质的量浓度由大到小的顺序是 。
【答案】（1）2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g)；ΔH=(a+2b) kJ·mol-1
（2）0.15mol·L-1·min-1
（3）①BD②＜③4
（4）①CH3OH+8OH- -6e-=
+6H2O②c(K+)＞c()＞c(
)＞c(OH-)＞c(H+)
【解析】
试题解析：
（1）已知①2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g)；△H=a KJ/mol ②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)；△H=b KJ/mol，
①+②×2可得到2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g)；△H=（a+2b）kJ/mol
（2）用甲醇表示的反应速率υ(CH3OH)=
=0.075mol/（Lmin），氢气表示的反应速率是甲醇的2倍，即υ(H2)=0.15mol/（Lmin）。
（3）①A．因为H2是反应物，甲醇是生成物，且二者计量数之比为2:1，所以无论平衡与否，反应过程中
H2的消耗速率始终等于CH3OH的生成速率的2倍，故A错误；B．H2的体积分数不再改变是化学
平衡的特征，达到了平衡状态，故B正确；C．因为体系中加入的H2和CO的物质的量之比为2: 1，
二者的计量数之比为2:1，所以反应的转化率始终相等，不能说明反应一定平衡，故C错误；D．体
系中气体的平均摩尔质量等于气体总质量和气体总物质的量的比值，总质量不变，反应时气体物质
的量减小，所以当体系中气体的平均摩尔质量不再改变时，证明反应达到了平衡，故D正确。
②正反应方向为气体体积减小的方向，T1℃时比较CO的转化率，转化率越大，则压强越大，图象中
PB转化率大于PA，可知PA＜PB。
③A、B两容器温度相同，即化学平衡常数相等，根据A点时CO的转化率为0.5，容器容积为20L，
可计算出平衡常数K=
=4；B点时CO的转化率为0.8，则
CO(g)+2H2(g) 
CH3OH(g)
起始（mol）： 10 20 0
转化（mol）： 8 16 8
平衡（mol）： 2 4 8
设体积为VL，则有K=
=4，V=4。
（4）①燃料电池总反应是燃料燃烧的化学方程式，在碱性环境下，二氧化碳转化为碳酸根离子，即
2CH3OH+3O2+4OH-=2+6H2O，电池的负极是甲醇失去电子被氧化的过程：CH3OH+8OH--6e-
=+6H2O
②当有0.5mol甲醇参与反应时，产生的二氧化碳是0.5mol，和0.8mol氢氧化钾反应，根据元素守恒
可以计算n (K2CO3)=0.3mol，n (KHCO3)=0.2mol，二者的水溶液均为碱性，所以c(K+)＞c(CO
)＞
c (HCO
)＞c (OH
)＞c (H+)。
