Question

【题目】甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上一般可采用如下方法来合成甲醇：

（1）用CO2生产甲醇。

已知：CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（l） △H=﹣akJmol﹣1；

2H2（g）+O2（g）═2H2O（l） △H=﹣b kJmol﹣1；

则表示CH3OH（g）燃烧的热化学方程式为：____________________。

（2）用CO生产甲醇。

已知：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)，下图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。

①该反应的焓变ΔH__________0(填“＞”、“＜”或“＝”)。

②T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1_______K2 (填 “＞”、“＜”或“＝”)。

③若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是______________。

A．升高温度 B． 将CH3OH(g)从体系中分离

C．使用合适的催化剂 D． 充入He，使体系总压强增大

（3）甲醇（CH3OH）可以用作燃料电池，该电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂，在稀硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。负极发生的电极反应式是________________________，正极发生的电极反应式是_______________________。

Answer 1

【答案】2CH3OH(g)+3O2(g) =2CO2 (g)+4H2O(l) ΔH =　+ (2a -3b) kJ·mol-1 ＜ ＞ B 2CH3OH -12e-+2H2O=2CO2+12H+ 3O2 + 12H+ + 12e－ =6H2O

【解析】

（1）利用盖斯定律相加减，即可得出CH3OH燃烧的热化学方程式；
(2)①根据先拐先平法和温度对化学反应速率和化学平衡的影响来回答；
②温度对化学平衡常数的影响和反应的吸放热有关；
③化学平衡正向移动可增加甲醇产率；
(3)在甲醇燃料电池中，燃料甲醇作负极,发生失电子的氧化反应，氧气作正极，发生得电子的还原反应，即可得到正负极反应式。

（1）CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（l） △H=﹣akJmol﹣1 ①

2H2（g）+O2（g）═2H2O（l） △H=﹣b kJmol﹣1 ②

②×3-①×2得到2CH3OH(g)+3O2(g) =2CO2 (g)+4H2O(l) ΔH = + (2a -3b) kJ·mol-1 则表示CH3OH（g）燃烧的热化学方程式为：2CH3OH(g)+3O2(g) =2CO2 (g)+4H2O(l) ΔH = + (2a -3b) kJ·mol-1 ；

（2）①反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)中，根据图像T2先出现拐点，T2反应速率快，则T2>T1，根据图像温度升高CO的平衡转化率减小，化学平衡向着逆反应方向移动，所以该反应是放热反应，ΔH<0，因此，本题正确答案是：<；

②对于放热反应，温度越高，化学平衡常数越小，T2>T1，反之越大，所以K1>K2，因此，本题正确答案是：>；

③A.若容器容积不变，升高温度,反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)平衡逆向移动，甲醇产率低，故A项错误；B.将CH3OH从体系中分离，反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)平衡正向移动，甲醇产率增大，故B正确；C.使用合适的催化剂不会引起化学平衡的移动，甲醇的转化率不变，故C错误；D.若容器容积不变，充入He，使体系总压强增大，各组分的浓度不变，化学平衡不移动，甲醇的转化率不变，故D错误；故选B；

（3）在甲醇燃料电池中,燃料甲醇作负极，发生失电子的氧化反应,氧气作正极，发生得电子的还原反应，负极发生的电极反应式是2CH3OH -12e-+2H2O=2CO2+12H+，正极发生的电极反应式是 3O2 + 12H+ + 12e－ =6H2O