甲醇是一種可再生能源，具有開發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景，工業(yè)上一般可采用如下反應(yīng)來合成甲醇：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H＜0．
（1）上述反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=
[CH3OH]
[CO][H2]2
[CH3OH]
[CO][H2]2
，以下有關(guān)說法正確的是
a
a

a．恒溫、恒容條件下，容器內(nèi)的壓強不發(fā)生變化則可逆反應(yīng)達(dá)到平衡
b．一定條件下，H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍時可逆反應(yīng)達(dá)到平衡
c．保持容器體積不變，升高溫度可提高CO的轉(zhuǎn)化率
d．使用合適的催化劑能縮短達(dá)到平衡的時間并提高CH3OH的產(chǎn)量
（2）其它條件相同時，在T1、T2（T1＜T2）兩個不同溫度下可逆反應(yīng)達(dá)到平衡，請在圖1中畫出CO的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的示意圖．

（3）已知在常溫常壓下：
①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=-a kJ?mol-1
②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-b kJ?mol-1
③H2O（g）=H2O（l）△H=-c kJ?mol-1
則 CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=
△H=
b-a-4c
2
△H=
b-a-4c
2
kJ?mol-1．
（4）2009年10月，中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所在甲醇燃料電池技術(shù)方面獲得新突破，組裝出了自呼吸電池及主動式電堆．甲醇燃料電池的工作原理如圖2所示．
C極發(fā)生的電極反應(yīng)式為：
O2+4e-+4H+=2H2O
O2+4e-+4H+=2H2O
，工作一段時間后，當(dāng)6.4g甲醇完全反應(yīng)生成CO2時，有
1.2
1.2
NA個電子發(fā)生轉(zhuǎn)移．
（H：1  C：12  O：16）
分析：（1）根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式K=
各個生成物平衡濃度系數(shù)次方的乘積
各個反應(yīng)物平衡濃度系數(shù)次方的乘積
來書寫并根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征和標(biāo)志來判斷某種狀態(tài)是否是平衡狀態(tài)；
（2）對于放熱反應(yīng)，溫度升高，反應(yīng)速率加快，平衡向著吸熱方向進(jìn)行；
（3）根據(jù)蓋斯定律來計算化學(xué)反應(yīng)的焓變；
（4）在燃料電池中，負(fù)極是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，正極是氧氣發(fā)生得電子的還原反應(yīng)．
解答：解：（1）反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=
[CH3OH]
[CO][H2]2
，
a．恒溫、恒容條件下，對于反應(yīng)前后氣體體積變化的反應(yīng)，當(dāng)容器內(nèi)的壓強不發(fā)生變化則可逆反應(yīng)達(dá)到平衡，故a正確；b．一定條件下，H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍時，則可以得出反應(yīng)只是向著正向進(jìn)行，不能體現(xiàn)正逆反應(yīng)速率相等，故b錯誤；
c．保持容器體積不變，升高溫度，平衡向著逆向進(jìn)行，可降低CO的轉(zhuǎn)化率，故c錯誤；
d．使用合適的催化劑能縮短達(dá)到平衡的時間不會提高CH3OH的產(chǎn)量和反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，故d錯誤．
故答案為：
[CH3OH]
[CO][H2]2
；a；
（2）升高溫度，平衡向著逆向進(jìn)行，可降低CO的轉(zhuǎn)化率，但是溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速率加快，達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)所需時間短，即，故答案為：；
（3）根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）與反應(yīng)①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=-a kJ?mol-1②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-b kJ?mol-1③H2O（g）=H2O（l）△H=-c kJ?mol-1
將
1
2
（①-②+③×4）可得CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l），所以反應(yīng)的焓變△H=
b-a-4c
2
kJ?mol-1，
故答案為：
b-a-4c
2
；
（4）根據(jù)裝置可以知道d出生成大量的水，所以e電極是通入的氧氣，發(fā)生電極反應(yīng)為：O2+4e-+4H+=2H2O，當(dāng)6.4g甲醇完全反應(yīng)生成CO2時，根據(jù)反應(yīng)2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g），當(dāng)消耗甲醇2mol時，轉(zhuǎn)移電子為12mol，所以當(dāng)6.4g甲醇即0.2mol甲醇完全反應(yīng)生成CO2時，轉(zhuǎn)移電子是1.2mol，故答案為：O2+4e-+4H+=2H2O；1.2．
點評：本題是一道有關(guān)熱化學(xué)、電化學(xué)以及化學(xué)平衡知識的綜合題，要求學(xué)生具有分析和解決問題的能力，難度較大．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

能源短缺是人類面臨的重大問題．甲醇是一種可再生能源．具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景．因此甲醇被稱為21世紀(jì)的新型燃料．
（1）工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇：
反應(yīng)A：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H1
反應(yīng)B：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H2
①下列條件中，能說明反應(yīng)A達(dá)到平衡狀態(tài)的是
C
C
．
A．生成甲醇的速率與生成水的速率相等    B．v（H2）/3=v（CH3OH）
C．恒容容器中，體系的壓強不再改變      D．恒容容器中，混合氣體密度不再發(fā)生改變
②在一定的壓強下，將CO與H2的混合氣體在催化劑作用下能自發(fā)反應(yīng)生成甲醇，則
△H2
＜
＜
0，△S
＜
＜
0（填“＞”、“=”或“＜”）．
③對于反應(yīng)B，若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是
BD
BD
．
A．升高溫度                        B．將CH3OH（g）從體系中分離
C．充入He，使體系總壓強增大        D．按原比例再充入CO和H．
④某溫度下，將2mol CO和6mol H2，充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)，達(dá)到平衡后，測得c（CO）=0.2mol?L-1，則CO的轉(zhuǎn)化率為
80%
80%
，則該溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)為
2.04
2.04
．
（2）已知在常溫常壓下：
①2CH3OH（I）十3O2（g）=CO2（g）+4H2O（g）△H=-1275.6kJ?mol-1
②2CO（g）+O2 （g）═2CO2 （g）△H=-566.0kJ?mol-1
③H2O（g）═H2O（l）△H=-44.0kJ．mol-1
寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式
CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8kJ/mol
CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8kJ/mol
．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：閱讀理解

（2011?濟南一模）（實驗班必做，平行班選作）

甲醇是一種可再生能源，具有開發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景，工業(yè)上一般可采用如下反應(yīng)來合成甲醇：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）．
（1）分析該反應(yīng)并回答下列問題：
①平衡常數(shù)的表達(dá)式為K=
c(CH3OH)
c(CO)?c2H(2)
c(CH3OH)
c(CO)?c2H(2)
．
②下列各項中，不能說明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡的是
d
d
（填字母編號）．
a．恒溫、恒容條件下，容器內(nèi)的壓強不發(fā)生變化
b．一定條件下，CH3OH分解的速率和CH3OH生成的速率相等
c．恒溫、恒容條件下，CO、H2和CH3OH的濃度保持不變
d．一定條件下，單位時間內(nèi)消耗1mol CO，同時生成1mol CH3OH
（2）如圖1是該反應(yīng)在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的曲線．該反應(yīng)的△H
＜
＜
0（填“＞”、“＜”或“=”）；T1和T2溫度下的平衡常數(shù)大小關(guān)系是K1
＞
＞
K2（填“＞”、“＜”或“=”）．若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是
b
b
（填字母編號）．
a．升高溫度              b．將CH3OH（g）從體系中分離
c．使用合適的催化劑      d．充入He（g），使壓強增大
（3）已知在常溫常壓下：
①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=-a kJ?mol-1
②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-b kJ?mol-1
③H2O（g）=H2O（l）△H=-c kJ?mol-1
則CH3OH（l）和O2生成CO和H2O（l）的熱化學(xué)方程式是：
2CH3OH（1）+2O2（g）=2CO（g）+4H2O（l）△H=-（a+4c-b）kJ?mol-1
2CH3OH（1）+2O2（g）=2CO（g）+4H2O（l）△H=-（a+4c-b）kJ?mol-1
．
（4）2009年10月，中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所在甲醇燃料電池技術(shù)方面獲得新突破，組裝出自呼吸電池及主動式電堆．甲醇燃料電池的工作原理如圖2所示．該電池工作時，b口通入的物質(zhì)是
甲醇
甲醇
，正極上的電極反應(yīng)式為
O2+4H++4e-=2H2O
O2+4H++4e-=2H2O
．
（5）以上述電池做電源，用如圖3所示裝置，在實驗室中模擬鋁制品表面“鈍化”處理的過程中，發(fā)現(xiàn)溶液逐漸變渾濁，原因是（用相關(guān)的電極反應(yīng)式和離子方程式表示）：
Al-3e-=Al3+，Al3++3HCO3-=Al（OH）3↓+CO2↑
Al-3e-=Al3+，Al3++3HCO3-=Al（OH）3↓+CO2↑
．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

能源短缺是人類面臨的重大問題．甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景．
（1）工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇：
反應(yīng)I：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H1
反應(yīng)II：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H2
下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)Ⅱ在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)（K）
溫度 250℃ 300℃ 350℃
K 2.041 0.270 0.012
①由表中數(shù)據(jù)判斷△H2
＜
＜
0（填“＞”、“＜”或“=”），
②若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是
BE
BE
，
A．升高溫度         B．將CH3OH（g）從體系中分離     C．使用合適的催化劑
D．充入He，使體系總壓強增大            E．按原比例再充入 CO和 H2
③某溫度下，將2mol CO和6mol H2充入2L的恒容密閉容器中，充分反應(yīng)，達(dá)到平衡后，測得c（CO）=0.2mol?L-1，則CO的轉(zhuǎn)化率為
80%
80%
，此時的溫度為
250°C
250°C
（從上表中選擇）；
④恒溫下，1mol CO和nmol H2在一個容積可變的密閉容器中反應(yīng)達(dá)到平衡后，生成a molCH3OH．若起始時放入3molCO+3nmolH2，則達(dá)平衡時生成CH3OH
3a
3a
mol．
（2）某實驗小組依據(jù)甲醇燃燒的反應(yīng)原理，設(shè)計如圖所示的原電池裝置．
①該電池工作時，OH-向
負(fù)
負(fù)
極移動（填“正”或“負(fù)”），
②該電池正極的電極反應(yīng)式為
O2+2H2O+4e-=4OH-
O2+2H2O+4e-=4OH-
．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：閱讀理解

（一）恒溫恒容下，將2mol A氣體和2mol B氣體通入體積為2L的密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)：2A（g）+B（g）?x C（g）+2D（s），2min時反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，此時剩余1.2mol B，并測得C的濃度為1.2mol?L-1．
（1）從開始反應(yīng)至達(dá)到平衡狀態(tài)，生成C的平均反應(yīng)速率為
0.6mol/（L?min）
0.6mol/（L?min）
．
（2）x=
3
3
．
（3）A的轉(zhuǎn)化率與B的轉(zhuǎn)化率之比為
2：1
2：1
．
（4）下列各項可作為該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志的是
B
B
．
A．壓強不再變化        B．氣體密度不再變化
C．A的消耗速率與B的消耗速率之比為2：1
（二）能源短缺是人類社會面臨的重大問題．甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景．
（1）工業(yè)上合成甲醇的反應(yīng)原理為：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H，
下表所列數(shù)據(jù)是該反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)（K）．
溫度 250℃ 300℃ 350℃
K 2.041 0.270 0.012
①根據(jù)表中數(shù)據(jù)可判斷△H
＜
＜
0 （填“＞”、“=”或“＜”）．
②在300℃時，將2mol CO、3mol H2和2mol CH3OH充入容積為1L的密閉容器中，此時反應(yīng)將
A
A
．
A．向正方向移動   B．向逆方向移動   C．處于平衡狀態(tài)   D．無法判斷
（2）已知在常溫常壓下：
①2CH3OH（l）+3O2（g）═2CO2（g）+4H2O（l）△H=-1451.6kJ?mol-1
②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-566.0kJ?mol-1
寫出該條件下甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式：
CH3OH（l）+O2（g）═CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8kJ/mol
CH3OH（l）+O2（g）═CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8kJ/mol
．
（3）以甲醇、氧氣為原料，KOH溶液作為電解質(zhì)構(gòu)成燃料電池總反應(yīng)為：2CH3OH+3O2+4KOH═2K2CO3+6H2O，則正極的電極反應(yīng)式為
O2+2H2O+4e-═4OH-
O2+2H2O+4e-═4OH-
，隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行溶液的pH
減小
減小
（填“增大”“減小”或“不變”）．
（4）如果以該燃料電池為電源，石墨作兩極電解飽和食鹽水，則該電解過程中陽極的電極反應(yīng)式為
2Cl--2e-═Cl2↑
2Cl--2e-═Cl2↑
．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

（2012?紅橋區(qū)一模）能源短缺是人類社會面臨的重大問題．甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景．
（1）工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇：
反應(yīng)Ⅰ：CO （g）+2H2 （g）?CH3OH （g）△H1
反應(yīng)Ⅱ：CO2（g）+3H2 （g）?CH3OH （g）+H2O （g）△H2
①上述反應(yīng)符合．“原子經(jīng)濟”原則的是
Ⅰ
Ⅰ
（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）；
②下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)Ⅰ在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)（K）．
溫度 250℃ 300℃ 350℃
K 2.041 0.270 0.012
由表中數(shù)據(jù)判斷△H1
＜
＜
0（填“＞”、“=”或“＜”），反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)的表達(dá)式是
c(CH3OH)
c(CO)c2(H2)
c(CH3OH)
c(CO)c2(H2)
．
③某溫度下，將2mol CO和6mol H2充入2L的密閉容器中，按反應(yīng)Ⅰ充分反應(yīng)達(dá)到平衡后，測得c（CO）=0.2mol/L，則CO的轉(zhuǎn)化率為
80%
80%
．
（2）根據(jù)如圖所示的能量變化寫出由碳轉(zhuǎn)化成CO的熱化學(xué)方程式
C（s）+1/2O2（g）=CO （g）△H=-110.6 kJ/mol
C（s）+1/2O2（g）=CO （g）△H=-110.6 kJ/mol
．
（3）某同學(xué)設(shè)計了一個甲醇燃料電池，并用該電池電解200mL一定濃度NaCl與CuSO4混合溶液，其裝置如下1圖：

①寫出甲中通入甲醇這一極的電極反應(yīng)式
CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O
CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O
．
③理論上乙中兩極所得氣體的體積隨時間變化的關(guān)系如題2圖所示（氣體體積已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積），寫出在t1后，石墨電極上的電極反應(yīng)式
4OH--4e-=O2↑+2H2O
4OH--4e-=O2↑+2H2O
；在t2時所得溶液的pH約為
1
1
．（溶液體積變化忽略不計）

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