Question

甲醇（沸点65℃）是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。

（1）常温下，1g甲醇完全燃烧生成液态水时放出22.7kJ的热量，写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式 ________________________________________________。

（2）现有反应CO(g)＋2H₂(g) =CH₃OH(g)过程中能量变化如图所示，写出该反应的热化学方程式_______________________________；

该反应在不同温度下的化学平衡常数 K（250℃）____K（350℃）（填“大于”或“小于”）,

若恒温恒容下，将3molCO和6molH₂充入密闭容器中进行该反应，反应达到平衡，测得容器内压强为开始时的0.6倍，CO的转化率为_______。

（3）以甲醇、氧气为原料，KOH溶液作为电解质构成燃料电池总反应为：2CH₃OH+3O₂+4OH^- =2CO₃^2-+6H₂O，则负极的电极反应式为：________________________。

（4）如果以该燃料电池为电源，石墨作两极电解饱和食盐水，则该电解过程中阳极的电极反应式为：_____________；如果电解一段时间后NaC1溶液的体积为1L，溶液中的OH^-物质的量浓度为0.01 mol•L^-1（25℃下测定），则理论上消耗氧气的体积为_________mL（标况下）。

Answer

CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=－726.4kJ/mol CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH＝－91 kJ·mol－1 大于 60% CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O 2Cl--2e-=Cl2↑ 56

【解析】(1). 甲醇的沸点是65℃，则常温下甲醇为液体，1g甲醇完全燃烧生成液态水时放出22.7kJ的热量，则1mol甲醇完全燃烧生成液态水时放出的热量为：22.7kJ×32=726.4kJ，所以表示甲醇燃烧热的热化学方程式为CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=－726.4kJ/mol，故答案为：CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=－726.4kJ/mol；

(2). 据图可知，反应CO(g)＋2H2(g) =CH3OH(g)的△H=－(510－419)kJ/mol=－91kJ·mol－1，则该反应的热化学方程式为：CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH＝－91kJ·mol－1；因CO(g)＋2H2(g) =CH3OH(g)为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，化学平衡常数减小，则K（250℃）大于K（350℃）；若恒温恒容下，将3molCO和6molH2充入密闭容器中进行该反应，反应达到平衡时，测得容器内压强为开始时的0.6倍，在恒温恒容的条件下，容器内气体的压强比等于气体物质的量之比，根据平衡三段式法有：

CO(g)＋2H2(g) =CH3OH(g)

起始量(mol) 3 6 0

转化量(mol) x 2x x

平衡量(mol) 3－x 6－2x x

则=0.6，解得x=1.8mol，所以CO的转化率为×100%=60%，故答案为：CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH＝－91kJ·mol－1；大于；60%；

(3). 以甲醇、氧气为原料，KOH溶液作为电解质构成燃料电池，总反应为：2CH3OH+3O2+4OH- =2CO32-+6H2O，在碱性条件下，燃料电池的正极反应式为3O2＋12e－＋6H2O=12OH－，利用总反应式减去正极反应式得负极反应式为：CH3OH+8OH――6e－=CO32－+6H2O，故答案为：CH3OH+8OH――6e－=CO32－+6H2O；

(4). 以该燃料电池为电源，石墨作两极电解饱和食盐水，氯离子在阳极上失电子生成氯气，阳极的电极反应式为：2Cl－-2e－=Cl2↑；该电解池的阴极反应式为：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，电解一段时间后NaC1溶液的体积为1L，溶液中的OH－物质的量浓度为0.01 mol•L-1（25℃下测定），则溶液中OH－物质的量为1L×0.01 mol•L-1=0.01mol，由阴极反应式2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－可知，电路中转移电子的物质的量为0.01mol，根据电池的正极反应式3O2＋12e－＋6H2O=12OH－得理论上消耗标准状况下氧气的体积为0.01mol÷4×22.4mol/L=0.056L=56mL，故答案为：2Cl－-2e－=Cl2↑；56。