Question

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）=

 

②下列措中能使平衡混合物中 n（CH₃OH）/n（CO₂） 增大的是
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
（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

 

极，正极反应的电极反应式为

 

（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
③H₂O（g）=H₂O（l）△H₃
则 1mol 甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水时反应的△H=

 

（用含△H ₁、△H₂、△H₃ 的式子表示）

Answer 1

考点：化学电源新型电池,用盖斯定律进行有关反应热的计算,物质的量或浓度随时间的变化曲线

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）①由图可知，10min到达平衡，平衡时甲醇的浓度变化为0.75mol/L，根据浓度变化量之比等于化学计量数之比氢气的浓度变化量，根据v=

△c

△t

计算v（H₂）；
②使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，应使平衡向正反应方向移动；
（2）燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，正极上氧化剂得电子发生还原反应；
（3）根据盖斯定律进行计算．

解答： 解：（1）①由图可知，10min到达平衡，平衡时甲醇的浓度变化为0.75mol/L，由方程式CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O可知，氢气的浓度变化等于甲醇的浓度变化量为0.75mol/L×3=2.25mol/L，故v（H₂）=

2.25mol/L

10min

=0.225mol/（L?mon），
故答案为：0.225mol/（L min）；
 ②A．加入催化剂只改变化学反应速率不改变平衡移动，故A错误；             
B．充入 He（g），使体系压强增大，反应物和生成物浓度不变，所以平衡不移动，故B错误；
C．将 H₂O（g）从体系中分离，平衡向正反应分析移动，则n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故C正确；
D．D．降低温度向正反应分析移动，则n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故D正确；
故选C D；
（2）甲醇燃料电池中，燃料失电子发生氧化反应，所以通入甲醇的电极是负极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
故答案为：负；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；      
（3）①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H ₁
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂
③H₂O（g）=H₂O（l）△H ₃
由盖斯定律

①-②

2

+2③得CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l），故△H=

△H1-△H2

2

+2△H₃，
故答案为：

△H1-△H2

2

+2△H₃．

点评：本题考查了化学平衡的计算、平衡移动方向的判断、盖斯定律、原电池原理等知识点，这些都是学习重点，难点是化学平衡移动方向的判断，易错选项是（1）②B，改变体系压强不一定使平衡移动，只有改变压强能使反应物或生成物浓度的，平衡才移动，为易错点．