甲醇可作為燃料電池的原料．以CH
4和H
2O為原料，通過下列反應(yīng)反應(yīng)來制備甲醇．
反應(yīng)I：CH
4 （g）+H
2O （g）=CO （g）+3H
2 （g）△H=+206.0kJ?mol
-1反應(yīng)II：CO （g）+2H
2 （g）=CH
3OH （g）△H=-129.0kJ?mol
-1（1）CH
3OH （g）和H
2（g）反應(yīng)生成CH
4（g）與H
2O（g）的熱化學(xué)方程式為
CH3OH （g）+H2（g）=CH4（g）+H2O（g）△H=-77.0 kJ?mol-1
CH3OH （g）+H2（g）=CH4（g）+H2O（g）△H=-77.0 kJ?mol-1
．
（2）將1.0mol CH
4和2.0mol H
2O （ g ）通入容積固定為10L的反應(yīng)室，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)I，測(cè)得在一定的壓強(qiáng)下CH
4的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖1．
①假設(shè)100℃時(shí)達(dá)到平衡所需的時(shí)間為5min，則用H
2表示該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率為
0.03 mol?L-1?min-1
0.03 mol?L-1?min-1
．
②100℃時(shí)反應(yīng)I的平衡常數(shù)為
2.25×10-2
2.25×10-2
．
③可用來判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志有
A D
A D
．（填字母）
A．CO的含量保持不變
B．容器中CH
4濃度與CO濃度相等
C．容器中混合氣體的密度保持不變
D．3V
正（CH
4）=V
逆（H
2）
（3）按照反應(yīng)II來生成甲醇，按照相同的物質(zhì)的量投料，測(cè)得CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系如圖2所示．下列說法正確的是
C
C
A．溫度：T
1＞T
2＞T
3B．正反應(yīng)速率：ν（a）＞ν（c）； ν（b）＞ν（d）
C．平衡常數(shù)：K（a）＞K（c）； K（b）=K（d）
D．平均摩爾質(zhì)量：M（a）＜M（c）； M（b）＞M（d）
（4）工業(yè)上利用甲醇制備氫氣的常用方法之一為：甲醇蒸汽重整法．該法中的一個(gè)主要反應(yīng)為CH
3OH（g）?CO（g）+2H
2（g），此反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的原因是
該反應(yīng)是一個(gè)熵增的反應(yīng)
該反應(yīng)是一個(gè)熵增的反應(yīng)
．
（5）甲醇對(duì)水質(zhì)會(huì)造成一定的污染，有一種電化學(xué)法可消除這種污染，其原理是：通電后，將Co
2+氧化成Co
3+，然后以Co
3+做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO
2而凈化．實(shí)驗(yàn)室用圖3裝置模擬上述過程：
①寫出陽(yáng)極電極反應(yīng)式
Co2+-e-=Co3+
Co2+-e-=Co3+
．
②寫出除去甲醇的離子方程式
6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6 Co2++6H+
6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6 Co2++6H+
．
③若3圖裝置中的電源為甲醇-空氣-KOH溶液的燃料電池，則電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為：
CH3OH-6e-+8OH-═CO32-+6H2O
CH3OH-6e-+8OH-═CO32-+6H2O
．
