Question

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)己知：2CH₃OH(l)+3O₂(g)=2CO₂(g)+4H₂O(g) △H₁=-1275.6kJ·mol^-1

2CO(g)+O₂(g)=2CO₂ (g)  △H₂=-566.0 kJ·mol^-1

H₂O(g)=H₂O(l)  △H₃=-44.0 kJ·mol^-1

写出甲醇燃烧热的热化学方程式：___________________________________________________

(2)生产甲醇的原料CO和H₂来源于：CH₄(g)+H₂O(g)CO(g) +3H₂(g)

①一定条件下CH₄的平衡转化率与温度、压强的关系如图a。则p₁__________p₂(填“<”、“>”、“=”)

②A、B、C三点处对应平衡常数(K_A、K_B、K_C) 的由大到小顺序为_______________。

③100℃时，将1molCH₄和2molH₂O通入容积为100L的反应室，反应达平衡的标志是：__________。

A．容器内气体密度恒定            B．单位时间内消耗0.1mol CH₄同时生成0.3molH₂

C．容器的压强恒定                D．3v正(CH₄)=v逆(H₂)

(3)某实验小组利用CH₃OH (g)、O₂ (g)、KOH (aq) 设计成燃料电池，负极的电极反应式为：_____________________________，该电池工作时，溶液的pH将__________(填“增大”“减小”“不变”)

Answer

2CH3OH(l)+3O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-725.8kJ·mol-1 ＜ KC＞KB＞KA CD CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O 减小

【解析】(1). 已知：① 2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) △H1=-1275.6kJ·mol-1，②H2O(g)=H2O(l)  △H3=-44.0 kJ·mol-1，根据盖斯定律，(①+②×4)÷2得表示甲醇燃烧热的热化学方程式为：CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-725.8kJ·mol-1，故答案为：CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-725.8kJ·mol-1；

(2). ①. CH4(g)+H2O(g)CO(g) +3H2(g)为气体增多的可逆反应，增大压强，平衡逆向移动，CH4的转化率减小，由图a可知，相同温度下，压强为p1时的转化率大于p2时的转化率，则p1＜p2，故答案为：＜；

②. 由图a可知，升高温度，CH4的转化率增大，说明CH4(g)+H2O(g)CO(g) +3H2(g)的正反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡常数增大，因温度TA＜TB＜TC，则平衡常数KC＞KB＞KA，故答案为：KC＞KB＞KA；

③. A.在恒温恒容的条件下发生反应CH4(g)+H2O(g)CO(g) +3H2(g)，容器内气体的密度始终不变，则容器内气体密度恒定，不能说明反应达到平衡状态，故A错误；B.单位时间内消耗0.1mol CH4的同时生成0.3molH2，表示的均为正反应速率，不能说明正反应速率和逆反应速率相等，不一定为平衡状态，故B错误；C.该反应为反应前后气体物质的量不相等的可逆反应，容器的压强恒定，说明反应达到平衡状态，故C正确；D. 当3v正(CH4)=v逆(H2)时，正反应速率等于逆反应速率，反应达到平衡状态，故D正确；答案为：CD；

(3). 利用CH3OH (g)、O2 (g)、KOH (aq) 设计成燃料电池，在负极上，甲醇失电子发生氧化反应，电极反应式为CH3OH－6e−+8OH−=CO32−+6H2O，该电池的总反应式为2CH3OH+4OH−+3O2=2CO32−+6H2O，由总反应式可知，溶液中c(OH−)减小，溶液的pH将减小，故答案为：CH3OH－6e−+8OH−=CO32−+6H2O；减小。