题目内容
（13分）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）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应I： CO(g) ＋ 2H2(g) 
CH3OH(g)
ΔH1
反应II： CO2(g) ＋ 3H2(g) CH3OH(g)
+ H2O(g) ΔH2
① 上述反应符合“原子经济”原则的是 （填“I”或“Ⅱ”）。
② 下表所列数据是反应I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 |
由表中数据判断ΔH1 0 （填“＞”、“＝”或“＜”）。
③ 某温度下，将2 mol CO和6 mol H2充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CH3OH)＝ 0.8 mol／L，则CO的转化率为 ，此时的温度为 （从上表中选择）。
④恒温、恒容时，下列情况不能说明反应I已经达到化学平衡状态的是________________。
a、容器各物质的浓度保持不变； b、容器内压强保持不变；
c、υ(CO)消耗==1/2υ(H2)生成 d 、容器内的密度保持不变
（2）25℃、101kPa时，燃烧16g液体甲醇生成CO2和H2O(l)，放出的热量为363.26kJ，写出甲醇燃烧的热化学方程式： 。
（3）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计一个燃料电池电解Na2SO4溶液(图如下)。请根据图示回答下列问题：
① 通入甲醇蒸气的电极应为 极（填写“正”或“负”）， 该电极上发生的电极反应是 （填字母代号）。
a.2CH3OH —12 e- +3O2 === 2CO2 + 4 H2O
b.CH3 OH—6 e- + 8 OH- === CO32- + 6H2O
c.O2 + 2H2O + 4 e- === 4OH-
d.O2— 4 e- + 4H+ === 2H2O
②写出电极A的名称 。写出B电极的电极反应式 。
③当酸性甲醇燃料电池消耗3.36 L 氧气时（折合为标准状况），理论上电解Na2SO4溶液生成气体的总物质的量是 。
（1）①Ⅰ ②＜ ③80%；250℃ ④d
（2）CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-726.52kJ/mol
（3）① 负 b ② 阴极；4OH-+4e=O2↑+2H2O ③0.45mol
【解析】（1）①根据方程式可知，反应Ⅰ中反应物全部进入甲醇中，反应符合“原子经济”原则。
②由表中数据，随着温度的升高，平衡常数逐渐减小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，所以正反应是放热反应。
③达到平衡后，测得c(CH3OH)＝ 0.8 mol／L，则消耗CO是0.8mol/L，所以其转化率是0.80mol/L×2L÷2mol×100％＝80％。平衡时CO和氢气的浓度分别是0.2mol/L和1.4mol/L，所以平衡常数K＝
，所以温度是250℃。
④在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态，所以a能说明。反应前后体积减小，所以压强也是减小的，因此b也能说明。C中反应速率的方向相反，且满足速率之比是相应的化学计量数之比，能说明。密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量和容积始终是不变的，d不能说明答案选d。
（2）16g液体甲醇是16g÷32g/mol＝0.5mol，所以热化学方程式为
CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-726.52kJ/mol。
（3）①原电池中负极失去电子，所以甲醇在负极通入，由于电解质是氢氧化钾，所以电极反应式为CH3 OH—6 e- + 8 OH- ＝ CO32- + 6H2O，答案选b。
②A与电源的负极相连，是阴极。B是阳极，溶液中的OH－失去电子，方程式为
4OH-+4e=O2↑+2H2O。
③3.36L氧气是3.36L÷22.4L/mol＝0.15mol，转移电子是0.15mol×4＝0.6mol，所以可以生成氢气0.3mol，氧气0.15mol，共计是0.45mol。
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．
（2012?红桥区一模）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．
