Question

（15分）甲醇來源豐富、價(jià)格低廉、運(yùn)輸貯存方便，是一種重要的化工原料，有著重要的用途和應(yīng)用前景。
⑴工業(yè)生產(chǎn)甲醇的常用方法是：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g) △H＝－90.8 kJ/mol。
已知：2H₂(g)+ O₂(g)= 2H₂O (l)        △H＝－571.6 kJ/mol
H₂(g) +O₂(g) = H₂O(g)       △H＝－241.8 kJ/mol
①H₂的燃燒熱為 ▲ kJ/mol。
②CH₃OH(g)＋O₂(g)CO(g)＋2H₂O(g)的反應(yīng)熱△H＝ ▲ 。
③若在恒溫恒容的容器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)，則可用來判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志有 ▲ 。（填字母）

A．CO百分含量保持不變

B．容器中H2濃度與CO濃度相等

C．容器中混合氣體的密度保持不變

D．CO的生成速率與CH3OH的生成速率相等

⑵工業(yè)上利用甲醇制備氫氣的常用方法有兩種：
①甲醇蒸汽重整法。該法中的一個(gè)主要反應(yīng)為CH₃OH(g)CO(g)＋2H₂(g)，此反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的原因是 ▲ 。
②甲醇部分氧化法。在一定溫度下以Ag/CeO₂—ZnO為催化劑時(shí)原料氣比例對反應(yīng)的選擇性（選擇性越大，表示生成的該物質(zhì)越多）影響關(guān)系如圖所示。則當(dāng)n(O₂)/n(CH₃OH)＝0.25時(shí)，CH₃OH與O₂發(fā)生的主要反應(yīng)方程式為 ▲ ；在制備H₂時(shí)最好控制n(O₂)/n(CH₃OH)＝ ▲ 。

⑶在稀硫酸介質(zhì)中，甲醇燃料電池負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)式為 ▲ 。

Answer 1

⑴①285.8     ②－392.8 kJ/mol   ③AD
⑵①該反應(yīng)是一個(gè)熵增的反應(yīng) （△S＞0）
②2CH₃OH+O₂ 2HCHO+2H₂O     0.5
⑶CH₃OH－6e^－+H₂O=CO₂↑+6H⁺
（除第⑴③3分外，其余每空2分，共15分）

(1)①燃燒熱是指在25℃、101kPa下，1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量，所以由方程式2H₂(g)+ O₂(g)= 2H₂O (l) △H＝－571.6 kJ/mol 可得H₂的燃燒熱為285.8 kJ/mol；
②由方程式：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g) △H＝－90.8 kJ/mol。
2H₂(g)+ O₂(g)= 2H₂O (l) △H＝－571.6 kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律可得：CH₃OH(g)＋O₂(g)CO(g)＋2H₂O(g) △H＝－392.8 kJ/mol
③判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的本質(zhì)是：正反應(yīng)速率=逆反應(yīng)速率；混合物中各組分的濃度不變。所以A、D正確，容器中H₂濃度與CO濃度相等不一定達(dá)到平衡，B錯(cuò)；C錯(cuò)，該反應(yīng)是等體積反應(yīng)，無論反應(yīng)是否達(dá)到平衡密度始終保持不變，不一定是達(dá)到平衡狀態(tài)。
⑵①CH₃OH(g)CO(g)＋2H₂(g)的正反應(yīng)方向?yàn)槲鼰岱磻?yīng)，該反應(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) （△S＞0）；
②當(dāng)n(O₂)/n(CH₃OH)＝0.25時(shí)，由圖曲線分析可知主要是生成HCHO的反應(yīng)，其反應(yīng)的方程式為：2CH₃OH+O₂ 2HCHO+2H₂O；在制備H₂時(shí)最好控制n(O₂)/n(CH₃OH)＝0.5
（3）關(guān)于燃料電池的電極反應(yīng)方程式的寫法原則：首先寫燃料電池的總反應(yīng)方程式，其反應(yīng)的總反應(yīng)方程式與燃料直接燃燒的方程式相同；第二步，再寫正極電極反應(yīng)，因?yàn)檎龢O均為氧氣得電子，在酸性溶液中其電極反應(yīng)式為：O₂+4e-+4H⁺=2H₂O；第三步，將總反應(yīng)方程式減去正極反應(yīng)式得到負(fù)極電極反應(yīng)式。