Question

【題目】（12分）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，具有廣泛的開發和應用前景。

（1）工業上合成甲醇的反應原理為：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH；下表所列數據是該反應在不同溫度下的化學平衡常數（K）。

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

①根據表中數據可判斷ΔH 0 （填“＞”、“＝”或“＜”）。

②在300℃時，將2 mol CO、3 mol H2和2 mol CH3OH充入容積為1L的密閉容器中，此時反應將 （填“向正反應方向進行”、“向逆反應方向進行”或“處于平衡狀態”）。

（2）以甲醇、氧氣為原料，KOH溶液作為電解質構成燃料電池總反應為：2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O，則負極的電極反應式為： ，隨著反應的不斷進行溶液的pH (填“增大”“減小”或“不變”)。

（3）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式為： ；如果電解一段時間后NaCl溶液的體積為1L，溶液的pH為12（25℃下測定），則理論上消耗氧氣的體積為 mL（標況下）。

Answer 1

【答案】（1）①＜ ②向正反應方向進行

（2） CH3OH+ 8OH—-6e—= CO32—+6H2O；減小

（3） 2Cl—-2e—=Cl2↑；56 （每格2分，共12分）

【解析】

試題分析：（1）①由表中所給平衡常數與溫度關系可知，溫度升高平衡常數減小，說明平衡逆向移動，故逆向為吸熱方向，正向為放熱反應，故ΔH<0；②在300℃時，將2 mol CO、3 mol H2和2 mol CH3OH充入容積為1L的密閉容器中，可得Qc=1/9<K(300)故反應向正反應方向進行；（2）甲醇燃料堿性電池中負極為甲醇放電：CH3OH+ 8OH—-6e—= CO32—+6H2O；總反應為： 2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O，隨著反應的不斷進行溶液的pH減小；（3）石墨作兩極電解飽和食鹽水，陽極Cl—放電：2Cl—-2e—=Cl2↑，電解一段時間后NaCl溶液的體積為1L，溶液的pH為12，則消耗n(H＋)=0.01mol，故轉移電子為0.01mol，則消耗氧氣0.0025mol，體積為56mL。