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，工业上采用如下反应合成甲醇：
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g），现模拟并分析该反应：
（1）能够说明该反应已达到平衡的是 ：
a．恒温、恒容时，容器内的压强不再变化
b．恒温、恒容时，容器内混合气体的密度不再变化
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2molH2的同时生成1mol CH3OH
（2）图1是该反应在不同温度下CO转化率随时间的变化曲线：
①该反应的△H 0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②T1和T2温度下的平衡常数：K1 K2（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）2009年，长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术上获得新突破，原理如图2所示．
①甲醇完全燃烧的化学方程式 ．
②请写出从C口通入O2发生的电极反应式 ．
（4）用上述电池做电源，用图3装置电解饱和食盐水（C1、C2均为石墨电极）．
①该反应的离子方程式 ．
②电解开始后在电极 的周围（填“C1”或“C2”）先出现红色．
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g），现模拟并分析该反应：
（1）能够说明该反应已达到平衡的是
a．恒温、恒容时，容器内的压强不再变化
b．恒温、恒容时，容器内混合气体的密度不再变化
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2molH2的同时生成1mol CH3OH
（2）图1是该反应在不同温度下CO转化率随时间的变化曲线：
①该反应的△H
②T1和T2温度下的平衡常数：K1
（3）2009年，长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术上获得新突破，原理如图2所示．
①甲醇完全燃烧的化学方程式
②请写出从C口通入O2发生的电极反应式
（4）用上述电池做电源，用图3装置电解饱和食盐水（C1、C2均为石墨电极）．
①该反应的离子方程式
②电解开始后在电极
考点：化学平衡状态的判断,原电池和电解池的工作原理,转化率随温度、压强的变化曲线
专题：化学平衡专题,电化学专题
分析：（1）可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等（同种物质）或正逆反应速率之比等于系数之比（不同物质），平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化，由此衍生的一些物理量不变，以此分析；
（2））①先判断温度大小，然后根据温度对化学平衡的影响判断该反应的焓变；
②该反应是放热反应，温度越高，平衡常数越小；
（3）①甲醇与氧气反应生成二氧化碳和水，甲醇写出反应的化学方程式；
②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；
（4）①电解饱和食盐水时，反应物为氯化钠和水，生成物为氢氧化钠、氢气和氯气，据此写出反应的离子方程式；
②电解过程中，阳极氯离子失去生成氯气，阴极水电离的氢离子得到电子生成氢气，同时产生氢氧根离子．
（2））①先判断温度大小，然后根据温度对化学平衡的影响判断该反应的焓变；
②该反应是放热反应，温度越高，平衡常数越小；
（3）①甲醇与氧气反应生成二氧化碳和水，甲醇写出反应的化学方程式；
②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；
（4）①电解饱和食盐水时，反应物为氯化钠和水，生成物为氢氧化钠、氢气和氯气，据此写出反应的离子方程式；
②电解过程中，阳极氯离子失去生成氯气，阴极水电离的氢离子得到电子生成氢气，同时产生氢氧根离子．
解答：
解：（1）a．由方程式可以看出，反应前后气体的物质的量不相等，只有达到平衡状态，容器压强不发生变化，表明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故a正确；
b．恒温、恒容时，气体的总体积不变，反应前后都是气体，气体的总质量不变，所以气体的密度始终不变，混合气体密度不能作为判断平衡状态的依据，故b错误；
c、一定条件下，CO、H2和CH3OH的浓度保持不变，表明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故c正确；
d、一定条件下，单位时间内消耗2mol氢气，同时生成1molCH3OH，只能表明正反应速率，不能表示正逆反应速率相等，无法判断是否达到平衡状态，故d错误；
故选ac；
（2）①根据图可知T2时先达到平衡，所以T2＞T1，温度升高，一氧化碳的转化率减小，说明该反应的正反应为放热反应，△H＜0，
故答案为：＜；
②该反应为放热反应，温度越高，化学平衡向着逆向移动，化学平衡常数减小，由于T2＞T1，所以化学平衡常数：K1＞K2，
故答案为：＞；
（3）①甲醇与氧气点燃生成二氧化碳和水，反应的化学方程式为：2CH3OH+3O2
2CO2+4H2O，
故答案为：2CH3OH+3O2
2CO2+4H2O；
②原电池正极得到电子发生还原反应，该原电池中正极氧气得电子发生还原反应，其电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O，
故答案为：O2+4e-+4H+=2H2O；
（4）①电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气，反应的离子方程式为：2Cl-+2H2O
2OH-+H2↑+Cl2↑，
故答案为：2Cl-+2H2O
2OH-+H2↑+Cl2↑；
②电解反应中，阴极水电离的氢离子得到电子生成氢气，同时产生了氢氧根离子，所以在阴极C2 （连接电源负极的电极）先变红，
故答案为：C2．
b．恒温、恒容时，气体的总体积不变，反应前后都是气体，气体的总质量不变，所以气体的密度始终不变，混合气体密度不能作为判断平衡状态的依据，故b错误；
c、一定条件下，CO、H2和CH3OH的浓度保持不变，表明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故c正确；
d、一定条件下，单位时间内消耗2mol氢气，同时生成1molCH3OH，只能表明正反应速率，不能表示正逆反应速率相等，无法判断是否达到平衡状态，故d错误；
故选ac；
（2）①根据图可知T2时先达到平衡，所以T2＞T1，温度升高，一氧化碳的转化率减小，说明该反应的正反应为放热反应，△H＜0，
故答案为：＜；
②该反应为放热反应，温度越高，化学平衡向着逆向移动，化学平衡常数减小，由于T2＞T1，所以化学平衡常数：K1＞K2，
故答案为：＞；
（3）①甲醇与氧气点燃生成二氧化碳和水，反应的化学方程式为：2CH3OH+3O2
| 点燃 |
故答案为：2CH3OH+3O2
| 点燃 |
②原电池正极得到电子发生还原反应，该原电池中正极氧气得电子发生还原反应，其电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O，
故答案为：O2+4e-+4H+=2H2O；
（4）①电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气，反应的离子方程式为：2Cl-+2H2O
| ||
故答案为：2Cl-+2H2O
| ||
②电解反应中，阴极水电离的氢离子得到电子生成氢气，同时产生了氢氧根离子，所以在阴极C2 （连接电源负极的电极）先变红，
故答案为：C2．
点评：本题考查了化学平衡状态判断、原电池与电解池工作原理等知识，题目难度中等，注意掌握原电池、电解池工作原理，能够正确判断电极并写出正确的电极反应，明确化学平衡状态的判断方法，试题有利于培养学生灵活应用所学知识的能力．
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