题目内容
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）．
（1）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，容器内的压强不发生变化
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 CO，同时生成1mol CH3OH
（2）图1是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线．
①该反应的焓变△H 0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1 K2（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）已知在常温常压下：
①2CH3OH（l）+3O2（g）═2CO2+4H2O（g）△H=-a kJ?mol-1
②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-b kJ?mol-1
③H2O（g）═H2O（l）△H=-c kJ?mol-1
则CH3OH（l）+O2（g）═CO（g）+2H2O（l）△H= kJ?mol-1．（用含a、b、c的表达式表示）
（4）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2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 ．（填“甲醇”或“空气”）
②该电池正极的电极反应式为： ．
（1）下列各项中，不能够说明该反应已达到平衡的是
a．恒温、恒容条件下，容器内的压强不发生变化
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 CO，同时生成1mol CH3OH
（2）图1是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线．
①该反应的焓变△H
②T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1
（3）已知在常温常压下：
①2CH3OH（l）+3O2（g）═2CO2+4H2O（g）△H=-a kJ?mol-1
②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-b kJ?mol-1
③H2O（g）═H2O（l）△H=-c kJ?mol-1
则CH3OH（l）+O2（g）═CO（g）+2H2O（l）△H=
（4）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2所示．
①该电池工作时，b口通入的物质为
②该电池正极的电极反应式为：
考点：化学平衡状态的判断,用盖斯定律进行有关反应热的计算,原电池和电解池的工作原理,化学平衡常数的含义
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）根据先拐先平数值大原则，由图1可知，温度T1＜T2，平衡时，温度越高CO的转化率越小，说明升高温度，平衡向逆反应移动，升高温度平衡向吸热反应移动，据此判断反应热，K1与K2关系；
（3）据已知热化学方程式，利用盖斯定律解答；
（4）在甲醇燃料电池中，燃料甲醇作负极，发生失电子的氧化反应，氧气作正极，发生得电子的还原反应，根据电极反应以及电子守恒来计算转移电子的量．
（2）根据先拐先平数值大原则，由图1可知，温度T1＜T2，平衡时，温度越高CO的转化率越小，说明升高温度，平衡向逆反应移动，升高温度平衡向吸热反应移动，据此判断反应热，K1与K2关系；
（3）据已知热化学方程式，利用盖斯定律解答；
（4）在甲醇燃料电池中，燃料甲醇作负极，发生失电子的氧化反应，氧气作正极，发生得电子的还原反应，根据电极反应以及电子守恒来计算转移电子的量．
解答：
解：（1）a．反应前后气体的体积不等，恒温、恒容条件下，容器内的压强不发生变化，可说明达到平衡状态，故a正确；
b．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正确；
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正确；
d．一定条件下，单位时间内消耗2molCO，同时生成1molCH3OH，不符合转化关系，不能说明达到平衡状态，故d错误；
故答案为：d；
（2）①由图1可知，温度T1＜T2，平衡时，温度越高CO的转化率越小，说明升高温度，平衡向逆反应移动，升高温度平衡向吸热反应移动，故该反应正反应为放热反应，则△H＜0，
②升高温度，平衡向逆反应移动，所以K1＞K2，
故答案为：①＜；②＞；
（3）已知：
①2CH3OH（l）+3O2（g）═2CO2+4H2O（g）△H=-a kJ?mol-1
②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-b kJ?mol-1
③H2O（g）═H2O（l）△H=-c kJ?mol-1
据盖斯定律，（①-②+4×③）÷2得：CH3OH（l）+O2（g）═CO（g）+2H2O（l）△H=
kJ?mol-1，故答案为：
；
（4）①在甲醇燃料电池中，燃料甲醇作负极，氧气作正极，电解质中的阳离子移向正极，所以c口通入的物质为氧气，b口通入的物质为甲醇，故答案为：甲醇；空气；
②该电池正极是氧气发生得电子的还原反应，电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O，故答案为：O2+4e-+4H+=2H2O．
b．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正确；
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正确；
d．一定条件下，单位时间内消耗2molCO，同时生成1molCH3OH，不符合转化关系，不能说明达到平衡状态，故d错误；
故答案为：d；
（2）①由图1可知，温度T1＜T2，平衡时，温度越高CO的转化率越小，说明升高温度，平衡向逆反应移动，升高温度平衡向吸热反应移动，故该反应正反应为放热反应，则△H＜0，
②升高温度，平衡向逆反应移动，所以K1＞K2，
故答案为：①＜；②＞；
（3）已知：
①2CH3OH（l）+3O2（g）═2CO2+4H2O（g）△H=-a kJ?mol-1
②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-b kJ?mol-1
③H2O（g）═H2O（l）△H=-c kJ?mol-1
据盖斯定律，（①-②+4×③）÷2得：CH3OH（l）+O2（g）═CO（g）+2H2O（l）△H=
| b-a-4c |
| 2 |
| b-a-4c |
| 2 |
（4）①在甲醇燃料电池中，燃料甲醇作负极，氧气作正极，电解质中的阳离子移向正极，所以c口通入的物质为氧气，b口通入的物质为甲醇，故答案为：甲醇；空气；
②该电池正极是氧气发生得电子的还原反应，电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O，故答案为：O2+4e-+4H+=2H2O．
点评：本题考查较为综合，涉及平衡常数的计算、平衡状态的判断以及外界条件对平衡移动的影响、燃料电池等问题，题目难度中等，本题注意把握计算方法以及平衡常数的运用．
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