题目

题型：不详难度：来源：

温室气体二氧化碳减排的一种方法是：从燃煤电厂或天然气电厂排放气中回收CO₂，再与CH₄热解炉产生的H₂反应生成CH₃OH．
CO₂（g）+3H₂（g）

一定条件

CH₃OH（g）+H₂O（g）
（1）500℃时，在体积为1L的容积固定的密闭容器中，充入1molCO₂和3molH₂，测得CO₂和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图1所示．

①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H₂）=______mol•L^-1•min^-1．
②该反应的平衡常数K=______（保留一位小数），平衡时H₂的转化率为______．
③已知温度升高，K值减小．下列措施中能使

n(CH3OH)

n(CO2)

增大的是______．
A．升高温度B．充入He（g），使体系压强增大
C．将H₂O（g）从体系中分离D．再充入1molCO₂和3molH₂
（2）CH₃OH作为内燃机燃料或通过燃料电池驱动车辆．可减少CO₂排放多达45%．
①已知：
CH₃OH（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+3H₂（g）△H₁=+49.0kJ•mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ•mol^-1
则反应CH₃OH（g）+

1

2

O₂（g）═CO₂（g）+2H₂（g）的△H=______kJ•mol^-1．
②甲醇质子交换膜燃料电池的结构示意图如图2，已知H⁺移向通入O₂的电极，甲醇进入______极（填“正”或“负”），正极发生的电极反应为______．

答案

（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，故v（CH₃OH）=

0.75mol/L

10min

=0.075mol/（L．min），速率之比等于化学计量数之比，故v（H₂）=3v（CH₃OH）=0.075mol/（L．min）×3=0.225mol/（L．mon），
故答案为：0.225；
②CO₂（g）+3H₂（g）

一定条件

CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始量（mol/L） 1 3 0 0
变化量（mol/L） 0.75 2.25 0.75 0.75
平衡量（mol/L） 0.25 0.75 0.75 0.75
K=

0.75×0.75

0.25×0.753

=5.3
平衡时H₂的转化率=

2.25mol/L

3mol/L

×100%=75%；
故答案为：5.3，75%；
③温度升高，K值减小，说明反应 是放热反应，使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，应采取措施，使平衡向正反应移动，但不能只增大二氧化碳或降低甲醇的量，
A．该反应正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应移动，n（CH₃OH）/n（CO₂）减小，故A错误，
B．充入He（g），使体系压强增大，容器的容积不变，反应混合物的浓度不变，平衡不移动，n（CH₃OH）/n（CO₂）不变，故B错误，
C．将H₂O（g）从体系中分离，平衡向正反应移动，n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故C正确，
D．再充入1molCO₂和3molH₂，等效为增大压强，平衡向正反应移动，n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故D正确；
故答案为：CD；
（2）①a、CH₃OH（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+3H₂（g）△H₁=+49.0kJ•mol^-1
b、2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ•mol^-1
依据盖斯定律计算，a+

1

2

b得到，反应CH₃OH（g）+

1

2

O₂（g）═CO₂（g）+2H₂（g）△H=-192.8KJ/mol；
故答案为：-192.8；
②甲醇燃料电池中，甲醇中C元素的化合价升高，则甲醇为负极，电解质为酸，甲醇失去电子生成二氧化碳，电极反应为CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺，正极氢气得到电子生成水，电极反应为：O₂+4H⁺+4e^-═2H₂O；
故答案为：负；O₂+4H⁺+4e^-═2H₂O．