Question

【題目】甲醇(CH3OH)是一種無色液體，在生產生活中有重要用途，同時也是一種重要的化工原料。

(1)已知：2CH3OH(g)＋O2(g)2CO2(g)＋4H2(g)的能量變化如圖所示，下列說法正確的是_____。(填字母)

a.CH3OH轉變成H2的過程是一個吸收能量的過程

b.H2的生成速率與CH3OH的消耗速率之比為1∶2

c.化學反應不僅有新物質生成，同時也一定伴隨能量變化

d.2mol甲醇和1mol氧氣的總鍵能大于2mol二氧化碳和4mol氫氣的總鍵能

(2)某溫度下，將5molCH3OH和2molO2充入2L的密閉容器中，經過4min反應達到平衡，測得c(O2)=0.4mol/L。則4min內平均反應速率v(H2)=_____，CH3OH的轉化率為______。(轉化率=某反應物轉化濃度與該反應物起始濃度的百分比)

(3)CH3OH燃料電池是目前開發最成功的燃料電池之一，這種燃料電池由甲醇、氧氣和KOH溶液構成。該燃料電池的總反應為CH3OH+O2+KOH=K2CO3+H2O(未配平)。回答下列問題：

①該電池的正極反應物為______。

②負極的電極反應式為_____。

Answer 1

【答案】c 0.6mol/(Lmin) 48% 氧氣 CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O

【解析】

根據圖示可知反應為放熱反應，分析物質的總能量的大小和鍵能的大小。根據“三段式”計算出氫氣的平均反應速率和轉化率。根據燃料電池的原理進行判斷。

(1) 根據化學反應：2CH3OH(g)＋O2(g)2CO2(g)＋4H2(g)

a．由圖可知，反應物的能量高，生成物的能量低，CH3OH轉變成H2的過程是一個放出能量的過程，故a錯誤；

b．H2的生成速率與CH3OH的消耗速率之比等于化學計量數之比，都為2∶1，故b錯誤；

c．化學反應不僅有新物質生成，有物質的變化，有化學鍵的斷裂與形成，故一定伴隨能量變化，故c正確；

d．反應放熱中反應物的鍵能總和小于生成物的鍵能總和，因此，2mol甲醇和1mol氧氣的總鍵能小于2mol二氧化碳和4mol氫氣的總鍵能，故d錯誤；

答案選c；

(2)某溫度下，將5molCH3OH和2molO2充入2L的密閉容器中，經過4min反應達到平衡，測得c(O2)=0.4mol/L，列出三段式：

故v(H2)==0.6mol/(Lmin)；

CH3OH的轉化率=×100%=48%；

(3)CH3OH燃料電池中甲醇在負極失電子發生氧化反應，在堿性條件下生成碳酸根，電極反應為：CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O，氧氣在正極得電子發生還原反應，電極反應為：O2+4e-+2H2O=4OH-。