Question

【题目】开发、使用清洁能源发展“低碳经济”，正成为科学家研究的主要课题。氢气、甲醇是优质的清洁燃料，可制作燃料电池。

（1）已知：①2CH3OH（l）+3O2（g）＝2CO2（g）+4H2O（g） △H1＝﹣1275.6kJmol-1

②2CO（g）+O2（g）＝2CO2（g） △H2＝﹣566.0kJmol-1

③H2O（g）＝H2O（l） △H3＝﹣44.0kJmol-1

写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：___。

（2）工业上甲醇利用水煤气合成，反应为CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g) ΔH<0。在一定条件下，将1molCO和2molH2通入密闭容器中进行反应，当改变某一外界条件(温度或压强)时，CH3OH的体积分数φ(CH3OH)变化趋势如图所示：

①平衡时，M点CH3OH的体积分数为10%，则CO的转化率为___。

②X轴上a点的数值比b点___(填“大”或“小”)。

③生产甲醇的原料CO和H2来源于：CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g） △H＞0，一定条件下CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图1。则T1___T2（填“＜”、“＞”、“＝”，下同）；A、B、C三点处对应平衡常数（KA、KB、KC）的大小关系为____。

（3）现以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成的燃料电池，采用电解法制备N2O5，装置如图2所示，其中Y为CO2。

写出石墨Ⅰ电极上发生反应的电极反应式___。在电解池中生成N2O5的电极反应式为___。

Answer 1

【答案】CH3OH（1）+O2（g）=CO（g）+2H2O（1） △H＝﹣442.8kJmol-1 25% 小 ＜ KC＝KB＞KA N2O4+2HNO3﹣2e-=2N2O5+2H+

【解析】

（1）根据盖斯定律得目标方程式，求得目标方程式焓变；

（2）①列三段式计算一氧化碳的转化率，②根据方程式系数及反应焓变判断反应的移动方向和温度压强的关系，进而判断，③平衡常数只与温度有关，根据温度比较平衡常数；

（3）判断阴阳极，正负极根据题目信息写出电极反应式即可。

（1）已知：①②③，根据盖斯定律,可得： ，

故答案为：；

（2）①设平衡时生成甲醇xmol，列三段式： ，根据M点的体积分数为10%，即 ，解得x=0.25，故的转化率为，

故答案为：25%；

② ，升温该反应逆向移动，即温度越高甲醇体积分数小，加压该反应正向移动，即压强越大甲醇体积分数越大，由图像可知Y轴代表温度，X轴代表压强，且abcd依次增大，

故答案为：小；

③该反应为吸热反应，温度越高甲烷转化率越大，故T1<T2；对于吸热反应，温度越高平衡常数越大，且相同温度下平衡常数相同，故KC＝KB＞KA，

故答案为：＜；KC＝KB＞KA；

（3）石墨Ⅰ电极通入氢气，发生氧化反应生成水，电极反应式为： ；电解池发生氧化反应生成，电极反应式为：，

故答案为：；。