Question

（15分）甲醇来源丰富、价格低廉、运输贮存方便，是一种重要的化工原料，有着重要的用途和应用前景。
⑴工业生产甲醇的常用方法是：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g) △H＝－90.8 kJ/mol。
已知：2H₂(g)+ O₂(g)= 2H₂O (l)        △H＝－571.6 kJ/mol
H₂(g) +O₂(g) = H₂O(g)       △H＝－241.8 kJ/mol
①H₂的燃烧热为 ▲ kJ/mol。
②CH₃OH(g)＋O₂(g)CO(g)＋2H₂O(g)的反应热△H＝ ▲ 。
③若在恒温恒容的容器内进行反应CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)，则可用来判断该反应达到平衡状态的标志有 ▲ 。（填字母）

A．CO百分含量保持不变

B．容器中H2浓度与CO浓度相等

C．容器中混合气体的密度保持不变

D．CO的生成速率与CH3OH的生成速率相等

⑵工业上利用甲醇制备氢气的常用方法有两种：
①甲醇蒸汽重整法。该法中的一个主要反应为CH₃OH(g)CO(g)＋2H₂(g)，此反应能自发进行的原因是 ▲ 。
②甲醇部分氧化法。在一定温度下以Ag/CeO₂—ZnO为催化剂时原料气比例对反应的选择性（选择性越大，表示生成的该物质越多）影响关系如图所示。则当n(O₂)/n(CH₃OH)＝0.25时，CH₃OH与O₂发生的主要反应方程式为 ▲ ；在制备H₂时最好控制n(O₂)/n(CH₃OH)＝ ▲ 。

⑶在稀硫酸介质中，甲醇燃料电池负极发生的电极反应式为 ▲ 。

Answer 1

⑴①285.8     ②－392.8 kJ/mol   ③AD
⑵①该反应是一个熵增的反应 （△S＞0）
②2CH₃OH+O₂ 2HCHO+2H₂O     0.5
⑶CH₃OH－6e^－+H₂O=CO₂↑+6H⁺
（除第⑴③3分外，其余每空2分，共15分）

(1)①燃烧热是指在25℃、101kPa下，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，所以由方程式2H₂(g)+ O₂(g)= 2H₂O (l) △H＝－571.6 kJ/mol 可得H₂的燃烧热为285.8 kJ/mol；
②由方程式：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g) △H＝－90.8 kJ/mol。
2H₂(g)+ O₂(g)= 2H₂O (l) △H＝－571.6 kJ/mol
根据盖斯定律可得：CH₃OH(g)＋O₂(g)CO(g)＋2H₂O(g) △H＝－392.8 kJ/mol
③判断该反应达到平衡状态的本质是：正反应速率=逆反应速率；混合物中各组分的浓度不变。所以A、D正确，容器中H₂浓度与CO浓度相等不一定达到平衡，B错；C错，该反应是等体积反应，无论反应是否达到平衡密度始终保持不变，不一定是达到平衡状态。
⑵①CH₃OH(g)CO(g)＋2H₂(g)的正反应方向为吸热反应，该反应能自发进行的原因是该反应是一个熵增的反应 （△S＞0）；
②当n(O₂)/n(CH₃OH)＝0.25时，由图曲线分析可知主要是生成HCHO的反应，其反应的方程式为：2CH₃OH+O₂ 2HCHO+2H₂O；在制备H₂时最好控制n(O₂)/n(CH₃OH)＝0.5
（3）关于燃料电池的电极反应方程式的写法原则：首先写燃料电池的总反应方程式，其反应的总反应方程式与燃料直接燃烧的方程式相同；第二步，再写正极电极反应，因为正极均为氧气得电子，在酸性溶液中其电极反应式为：O₂+4e-+4H⁺=2H₂O；第三步，将总反应方程式减去正极反应式得到负极电极反应式。