Question

【題目】開發、使用清潔能源發展“低碳經濟”正成為科學家研究的主要課題。氫氣、甲醇是優質的清潔燃料，可制作燃料電池。

(1)工業上一般可采用如下反應來合成甲醇：2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) △H= -90.8kJmol-1。

①某溫度下，將2mol CO和6mol H2充入2L的密閉容器中，充分反應10min后，達到平衡時測得c(CO)=0.2mol/L，則CO的轉化率為____，以CH3OH表示該過程的反應速率v(CH3OH)=______。

②要提高反應2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)中CO的轉化率，可以采取的措施是_______。

a．升溫 b．加入催化劑 c．增加CO的濃度 d．加入H2 e．加入惰性氣體 f．分離出甲醇

(2)①氫氧燃料電池是一種高效無污染的清潔電池它分堿性(用KOH做電解質)和酸性(用硫酸做電解質)燃料電池。如果是酸性燃料電池，則正極反應方程式是____________。

②科研人員設想用如圖原電池裝置生產硫酸，則負極的電極反應式為__________。

Answer 1

【答案】80% 0.08mol/(L·min) df O2+4e-+4H+＝2H2O SO2-2e-+2H2O＝SO+4H+

【解析】

根據速率公式和轉化率公式進行計算；根據提高轉化率的方法確定方法；根據酸性燃料電池的原理書寫電極反應，根據二氧化硫失去電子發生氧化反應，寫出電極反應。

(1)①某溫度下，將2mol CO和6mol H2充入2L的密閉容器中，充分反應10min后，達到平衡時測得c(CO)=0.2mol/L，CO的初始濃度為，則CO的轉化率為=80%，v(CO)==0.08 mol/(L·min)，2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)，根據化學方程式可知，CO和CH3OH的系數相同，故速率相等，v(CH3OH)==0.08 mol/(L·min)；

②要提高反應2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)△H= -90.8kJmol-1，

a．升溫，平衡向吸熱的方向移動，逆向移動，不能提高CO的轉化率；

b．加入催化劑，平衡不移動，不能提高CO的轉化率；

c．增加CO的濃度，雖然平衡正向移動，外界條件的影響大于體系內平衡的變化，不能提高CO的轉化率；

d．加入H2，平衡正向移動，可以提高CO的轉化率；

e．2L的密閉容器中，加入惰性氣體，參加反應的各物質的分壓不變，平衡不移動，故不能提高CO的轉化率；

f．分離出甲醇，平衡正向移動，可以提高CO的轉化率；

答案選df；

(2)①氫氧燃料電池，是酸性燃料電池，則正極是氧氣得電子和氫離子反應生成水，反應方程式是O2+4e-+4H+＝2H2O；

②生產硫酸時，二氧化硫在負極失電子發生氧化反應，電極反應式為SO2-2e-+2H2O＝SO+4H+。