Question

甲醇被称为21世纪的新型燃料，甲烷可制成合成气（CO、H2），再制成甲醇，代替日益供应紧张的燃油．（1）

甲醇被称为21世纪的新型燃料，甲烷可制成合成气（CO、H2），再制成甲醇，代替日益供应紧张的燃油．（1）已知：①CH4（g）+H2O （g）=CO （g）+3H2（g）△H1=+206.2kJ?mol-1②CH4（g）+12O2（g）=CO（g）+2H2（g）△H2=-35.4kJ?mol-1③CH4（g）+2H2O （g）=CO2（g）+4H2（g）△H3=+165.0kJ?mol-1CH4（g）与CO2（g）反应生成CO（g）和H2（g）的热化学方程式为______．（2）合成气中的H2可用于生产NH3，在进入合成塔前常用Cu（NH3）2Ac溶液来吸收其中的CO，防止合成塔中的催化剂中毒，其反应是：Cu（NH3）2Ac+CO+NH3[Cu（NH3）3]Ac?CO△H＜0，Cu（NH3）2Ac溶液吸收CO的适宜生产条件应是______，该反应的△S______0（填“＞”、“=”或“＜”）（3）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：反应A：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H1反应B：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H2＜0①对于反应A，某温度下，将4mol CO2和12mol H2，充入2L的密闭容器中，充分反应达到平衡后，测得c（CO2）=0.5mol?L-1，则该温度下该反应的平衡常数______②对于反应B，若容器容积不变，下列措施可提高CO的转化率是______A．降低温度 B．增加CO的量C．充入He，使体系总压强增大 D．再充入1mol CO和2mol H2（4）某种甲醇-空气燃料电池是采用铂作为电极，氢氧化钾作电解质溶液．其工作时负极的电极反应式可表示为______（5）用上述碱性甲醇-空气燃料电池电解硫酸钠溶液（均为铂电极），标准状况下阳极得到VL的气体，计算消耗甲醇的质量为______g．

Answer 1

（1）根据盖斯定律可知，①×2-③可得CH₄（g）+CO₂（g）=2CO（g）+2H₂（g），所以其△H=[（+206.2）×2-（+165.0）]kJ?mol^-1=+247.4 kJ?mol^-1，所以CH₄（g）与CO₂（g）反应生成CO（g）和H₂（g）的热化学方程式为CH₄（g）+CO₂（g）=2CO（g）+2H₂（g）△H₃=+247.4 kJ?mol^-1，
故答案为：CH₄（g）+CO₂（g）=2CO（g）+2H₂（g）△H₃=+247.4 kJ?mol^-1；
（2）已知正反应是气态物质体积减小的放热反应，因此熵变是小于零的，且采用降低温度、增大压强能使平衡右移，提高CO的转化率，故答案为：低温、高压；
低温、高压，＜；
（3）①将4mol CO₂和12mol H₂，充入2L的密闭容器中，充分反应达到平衡后，测得c（CO₂）=0.5mol?L^-1，则该温度下该反应的平衡常数
         CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
初始浓度：2        6          0        0
变化浓度：1.5     4.5        1.5      1.5
平衡浓度：0.5     1.5        1.5      1.5
化学平衡常数K=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

=

1.5×1.5

0.5×1．53

=

1

3

（或者0.33）
 ②对于反应B：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₂＜0，若容器容积不变，使化学平衡正向移动的措施可提高CO的转化率．
A．降低温度能使化学平衡正向移动，可提高CO的转化率，故a正确；
B．增加CO的量，使得CO的转化率减小，故b错误；
C．充入He，使体系总压强增大，但是各组分浓度不变，平衡不移动，故c错误；
D．再充入1mol CO和2molH₂，即相当于在增大压强，所以化学平衡正向移动，可提高CO的转化率，故d正确；
故选：a、d；
（4）甲醇-空气燃料电池中，负极上是燃料发生失电子的氧化反应，在碱性环境下，电极反应为：CH₃OH-6e+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O，故答案为：CH₃OH-6e+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；
（5）碱性甲醇-空气燃料电池电解硫酸钠溶液（均为铂电极），标准状况下阳极得到的VL气体是氧气，根据电极反应式，设消耗甲醇的量是n，得出：
  2CH₃OH～12e^-～3O₂，
   2            3
   n           

V

22.4

2

n

＝

3

V 22.4

，解得n=

V

33.6

mol，所以消耗甲醇的质量：m=

V

33.6

mol×32g/mol=0.95V，故答案为：0.95V．