摘要: (1)负 3O2+12e-+6H2O12OH-(或O2+4e-+2H2O4OH-) (2) (3)ΔH2-ΔH3

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(2013?珠海模拟)甲醇是一种优质燃料,可制作燃料电池.
(1)为探究用 CO2 来生产燃料甲醇的反应原理,现进行如下实验:在体积为 1L 的密闭容器中,充入 1molCO2 和 3molH2,一定条件下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ/mol
测得 CO2 和 CH3OH(g)的浓度随时间变化如图.请回答:
①从反应开始到平衡,氢气的反应速率:v(H2)=
0.225mol/(L?min)
0.225mol/(L?min)
.
②能够说明该反应已达到平衡的是
AC
AC
.
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3molH2的同时生成1mol CH3OH
③下列措施中能使平衡混合物中 n(CH3OH)/n(CO2) 增大的是
CD
CD
.
A.加入催化剂
B.充入 He(g),使体系压强增大
C.将 H2O(g)从体系中分离
D.降低温度
④求此温度(t1)下该反应的平衡常数 K1=
5.33
5.33
(计算结果保留三位有效数字).
⑤另在温度(t2)条件下测得平衡常数 K2,已知t2>t1,则K2
<
<
K1(填“>”、“=”或“<”).
(2)以 CH3OH 为燃料(以 KOH 溶液作电解质溶液)可制成 CH3OH 燃料电池,则充入 CH3OH 的电极为
负
负
极,充入O2电极的反应式为
3O2+12e-+6H2O═12OH-(O2+4e-+2H2O═4OH-也算对)
3O2+12e-+6H2O═12OH-(O2+4e-+2H2O═4OH-也算对)
.
(3)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(g)△H 1
②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H2
则 1mol 甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和气态水时反应的△H=
1
2
(△H1-△H2)
1
2
(△H1-△H2)
.(用含△H1、△H2 的式子表示)
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甲醇是一种很好的燃料,被称为21世纪的新型燃料.
工业上可通过H2和CO化合制备甲醇,该反应的热化学方程式为:
CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)△H1=-116kJ?molˉ1
(1)已知:CO(g)+
1
2
O2(g)=CO2(g)△H2=-283kJ?molˉ1
           H2(g)+
1
2
O2(g)=H2O (g)△H3=-242kJ?molˉ1
1mol甲醇燃烧生成CO2和水蒸气放出
651
651
kJ的热量.
(2)在压强为0.1MPa条件下,将a mol CO与 3a mol H2的混合气体在催化剂作用下在VL容器中制备甲醇.
①若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是
BD
BD
.
A.升高温度                    B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.充入He,使体系总压强增大   D.再充入1mol CO和3mol H2
②为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中.
实验编号 T(℃) n(CO)/n(H2) P(MPa)
1 150 1/3 0.1
2 a 1/3 5
3 350 b 5
A.则上表中剩余的实验条件数据:a=
150
150
、b=
1/3
1/3
.
B.根据反应特点,右上图是在压强分别为0.1MPa和5MPa下CO的转化率随温度变化的曲线图,请指明图中的压强P1=
0.1
0.1
MPa.
③100℃时,CH3OH(g) CO(g)+2H2(g)反应的平衡常数为
4a2
V2
4a2
V2

(用含a、V的代数式表示).
(3)科学家预言,燃料电池将是21世纪获得电力的重要途径,而甲醇燃料电池具备甲醇燃料容易携带、容易存储等优点,目前被认为将会替代传统的电池成为携带型设备的主要电源.右图是甲醇的质子交换膜型燃料电池模型.写出其电极反应式
正极:
3O2+12e-+12H+→6H2O
3O2+12e-+12H+→6H2O

负极:
2CH4O-12e-+2H2O→12H++2CO2
2CH4O-12e-+2H2O→12H++2CO2
.
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