Question

【題目】甲醇(CH3OH)是一種優質燃料，(1)已知一定條件下88gCO2和足量氫氣完全反應可生成氣態甲醇(CH3OH)和水蒸汽并放出98kJ的熱量。 請回答：

(1)該反應的熱化學方程式： __________________________________________。

(2)為探究用CO2來生產燃料甲醇的反應原理，現進行如下實驗：在體積為1L的密閉容器中，充入1molCO2和3molH2，一定條件下發生反應，測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖。請回答：

①從反應開始到平衡，氫氣的反應速率：υ(H2)=______。

②下列措施中能使υ(CO2)增大的是______。

A 加入催化劑 B 充入He(g)，使體系壓強增大

C 將H2O(g)從體系中分離 D 升高溫度

③能夠說明該反應已達到平衡的是______。

A 恒溫、恒容時，容器內的壓強不再變化 B 恒溫、恒容時，容器內混合氣體的密度不再變化 C 一定條件下，CO2、H2和CH3OH的濃度不再變化 D 一定條件下，單位時間內消耗3molH2的同時生成1molCH3OH E 有2個C=O鍵斷裂的同時，有3個H-H鍵斷裂

(3)甲醇—空氣堿性燃料電池在生活中有著廣泛的應用，寫出該電池正極的電極反應式_____________。

Answer 1

【答案】CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H=﹣49.0kJ/mol 0.225 molL-1min-1 AD AC O2+2H2O+4e-=4OH-

【解析】

(1)根據n=m/M，計算88gCO2和氫氣化合生成甲醇和水放出的熱量，結合熱化學方程式書寫方法標注物質聚集狀態和反應焓變寫出；

(2)①υ=△c/△t和同一化學反應中不同物質表示的化學反應速率之比等于計量數之比，求反應速率；

②根據升高溫度，增大濃度，增大壓強，加入催化劑等可以加快反應速率判斷如何增加CO2的反應速率；

③可逆反應達到平衡狀態時，同種物質的正逆反應速率相等，用不同的物質表示正逆反應速率時等于計量數之比；平衡時，各物質的物質的量、濃度等不再發生變化，由此衍生的一些物理量不變。

（3）甲醇燃料電池中，正極O2發生得電子的還原反應。

(1)88gCO2的物質的量為2mol，2molCO2完全反應可以放出98kJ的熱量。根據原子守恒，配平化學方程式，CO2（g）＋3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)，化學方程式中為1molCO2參加反應完全反應時放出的熱量為49kJ。熱化學方程式需要標準物質的狀態，以及焓變，熱化學方程式為CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H=﹣49.0kJ/mol；

(2)①根據圖示，從反應到平衡時，CO2的濃度從1mol·L－1降低到0.25mol·L－1，共用時10min。根據υ（CO2）=；同一化學反應中，不同物質表示的化學反應速率之比等于化學計量數之比，則有υ（CO2）：υ（H2）=1:3，可得υ（H2）=0.225mol·L-1·min-1。

②A.加入催化劑，可以降低反應活化能，增大化學反應速率，A符合題意；

B．充入He，雖然體系的壓強增大，但是CO2的濃度不變，化學反應速率不變；B項不符合題意；

C．將H2O從體系中分離的瞬間，CO2的濃度不變，CO2的速率不變；C項不符合題意；D．升高溫度，化學反應速率增大，D項符合題意；

答案為AD；

③A.恒溫恒容時，壓強之比等于物質的量之比，反應前后物質的量發生改變，則壓強發生改變，當壓強不變的時候，說明各物質的物質的量不變，反應達到了平衡；A項符合題意；

B．，各反應物均為氣體，m總不變，恒容容器，V不變，說明密度一直不變，密度不變不能說明反應達到了平衡；B項不符合題意；

C．達到平衡狀態時，各物質消耗的速率和生成的速率相等，所以各物質的濃度不再發生變化，C項符合題意；

D．消耗H2為正反應速率，生成甲醇也是正反應速率，無法得知正逆反應是否相等，無法得知是否平衡；D項不符合題意；

E．C=O鍵斷開，表示的為正反應速率，H－H鍵斷開也表示正反應速率，無法得知正逆反應是否相等，無法得知是否平衡；E項不符合題意；

答案為AC；

(3)甲醇－空氣燃料電池，正極的反應物為O2。電解質溶液為堿性，氧氣得到電子和水反生生成OH－，電極方程式為O2+2H2O+4e-=4OH-。