Question

（10分）甲醇是一種新型燃料，甲醇燃料電池即將從實驗室走向工業化生產。工業上一般以CO和H₂為原料合成甲醇，該反應的熱化學方程式為：

CO(g)+ 2H₂(g)  CH₃OH(g)  △H₁＝－116 kJ·mol^-1

（1）下列措施中有利于增大該反應的反應速率的是_____________。

A．隨時將CH₃OH與反應混合物分離

B．降低反應溫度

C．增大體系壓強

D．使用高效催化劑

（2）乙醇燃料電池具有很高的實用價值。下圖所示是一種酸性燃料電池酒精檢測儀，具有自動吹氣流量偵測與控制的功能，非常適合進行現場酒精檢測。則該電池的負極反應式為           。

（3）已知：CO(g)+1/2 O₂(g)=CO₂(g)；△H₂＝－283 kJ·mol^-1 

H₂(g)+1/2 O₂(g)=H₂O(g)  △H₃＝－242 kJ·mol^-1

則表示1mol氣態甲醇完全燃燒生成CO ₂和水蒸氣時的熱化學方程式為

                                                                   

（4）在容積為2L的恒容容器中，分別研究在230℃、250℃和270℃三種溫度下合成甲醇的規律。下圖是上述三種溫度下不同的H₂和CO的起始組成比（起始時CO的物質的量均為2mol）與CO平衡轉化率的關系。請回答：

①在上述三種溫度中，曲線Z對應是        。

②利用圖中a點對應的數據，計算出曲線Z在對應溫度下CO(g)+ 2H₂(g) CH₃OH(g) 的平衡常數K =                  。

 

Answer 1

【答案】

（1）CD      （2）CH₃CH₂OH＋H₂O－4e^－＝CH₃COOH＋4H^＋   

（3）CH₃OH(g)+3/2O₂(g) ＝CO₂(g)+ 2H₂O(g)  △H＝－651kJ·mol^-1 

（4）①270℃      ②4

【解析】

試題分析：（1）增大濃度、升高溫度、增大壓強和使用催化劑都能加快化學反應速率，否則，化學反應速率會降低，故選CD。（2）原電池中的負極失去電子，又因是酸性的燃料電池，所以負極反應式為：CH₃CH₂OH＋H₂O－4e^－＝CH₃COOH＋4H^＋。（3）將（3）中第2個熱化學方程式*2在和（3）中的第一個熱化學方程式疊加再減去題中的熱化學方程式即可得解為：CH₃OH(g)+3/2O₂(g) ＝CO₂(g)+ 2H₂O(g)  △H＝－651kJ·mol^-1。

考點：用蓋斯定律進行有關反應熱的計算電極反應和電池反應方程式化學平衡常數的含義

點評：本題考查學生有關化學平衡以及熱化學知識，學生可以根據所學知識來回答，難度較大。