Question

【题目】煤的气化在煤化工业中占有重要地位，至今仍然是化学工业的重要组成部分。

(1)已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的标准燃烧热分别为－285.8 kJ·mol－1、－283.0 kJ·mol－1和－726.5 kJ·mol－1。请写出CH3OH(l)完全燃烧生成二氧化碳和液态水的热化学方程式：________________________________________________________________。

(2)工业上一般在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲醇：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　ΔH。下表所列数据是该反应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

①由表中数据判断ΔH________(填“＞”、“＝”或“＜”)0。

②某温度下，将2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密闭容器中，充分反应后，4 min达到平衡时测得c(CO)＝0.2 mol·L－1，此时的温度为_____，则反应速率v(H2)＝__________。

(3)T ℃时，在t0时刻，合成甲醇反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)达到平衡，若在t1时刻将容器的体积缩小为原来的，在t2时刻又达到新的平衡，请在图中用曲线表示t1～t2时间段氢气、甲醇物质的量浓度随时间变化的趋势示意图(其他条件不变，曲线上必须标明氢气、甲醇)。__________

(4)如果用CH3OH和空气作燃料电池，用KOH作电解质溶液，请写出该燃料电池的负极的电极反应式：_____________________________________________________。

Answer 1

【答案】 CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－726.5 kJ·mol－1 ＜ 250 ℃ 0.4 mol·L－1·min－1 CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O

【解析】(1)CH3OH(l)的燃烧热为726.5kJmol-1，则甲醇完全燃烧的热化学方程式为CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2 H2O(l)△H=-726.5kJmol-1；

(2)①升高温度，平衡向吸热方向移动，根据表格知，温度越高，化学平衡常数越小，说明平衡向逆反应方向移动，所以正反应是放热反应，即△H＜0；

② CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
反应开始 1mol/L 3mol/L 0
反应 0.8mol/L 1.6mol/L 0.8mol/L
平衡 0.2mol/L 1.4mol/L 0.8mol/L
平衡常数K==2.04，所以是250℃；反应速率v(H2)==0.4 molL-1min-1；

(3)若在t1时刻将容器的体积缩小一倍，相当于增大压强，各组分的浓度立即增加原来的一倍，然后是平衡开始正向移动，至新平衡，图示如下：
假定在t2时刻后又达到新的平衡；

(4)CH3OH和空气作燃料电池，负极CH3OH发生氧化反应，在碱性条件下的电极反应式为CH3OH－6e－＋8OH－=CO32-＋6H2O。