Question

【题目】（12分）能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。

（1）工业上合成甲醇的反应原理为：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根据表中数据可判断ΔH 0 （填“＞”、“＝”或“＜”）。

②在300℃时，将2 mol CO、3 mol H2和2 mol CH3OH充入容积为1L的密闭容器中，此时反应将 （填“向正反应方向进行”、“向逆反应方向进行”或“处于平衡状态”）。

（2）以甲醇、氧气为原料，KOH溶液作为电解质构成燃料电池总反应为：2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O，则负极的电极反应式为： ，随着反应的不断进行溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)。

（3）如果以该燃料电池为电源，石墨作两极电解饱和食盐水，则该电解过程中阳极的电极反应式为： ；如果电解一段时间后NaCl溶液的体积为1L，溶液的pH为12（25℃下测定），则理论上消耗氧气的体积为 mL（标况下）。

Answer 1

【答案】（1）①＜ ②向正反应方向进行

（2） CH3OH+ 8OH—-6e—= CO32—+6H2O；减小

（3） 2Cl—-2e—=Cl2↑；56 （每格2分，共12分）

【解析】

试题分析：（1）①由表中所给平衡常数与温度关系可知，温度升高平衡常数减小，说明平衡逆向移动，故逆向为吸热方向，正向为放热反应，故ΔH<0；②在300℃时，将2 mol CO、3 mol H2和2 mol CH3OH充入容积为1L的密闭容器中，可得Qc=1/9<K(300)故反应向正反应方向进行；（2）甲醇燃料碱性电池中负极为甲醇放电：CH3OH+ 8OH—-6e—= CO32—+6H2O；总反应为： 2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O，随着反应的不断进行溶液的pH减小；（3）石墨作两极电解饱和食盐水，阳极Cl—放电：2Cl—-2e—=Cl2↑，电解一段时间后NaCl溶液的体积为1L，溶液的pH为12，则消耗n(H＋)=0.01mol，故转移电子为0.01mol，则消耗氧气0.0025mol，体积为56mL。