Question

2．CH₃OH是一種無(wú)色有刺激性氣味的液體，在生產(chǎn)生活中有重要用途，同時(shí)也是一種重要的化工原料．
（1）已知CH₃OH（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?CO₂（g）+2H₂（g）能量變化如圖，下列說(shuō)法正確的是CD
A．CH₃OH轉(zhuǎn)變成H₂的過(guò)程是一個(gè)吸收能量的過(guò)程
B．H₂的生成速率與CH₃OH的消耗速率之比為1：2
C．化學(xué)變化不僅有新物質(zhì)生成，同時(shí)也一定有能量變化
D．1mol H-O鍵斷裂的同時(shí)2mol C=O鍵斷裂，則反應(yīng)達(dá)最大限度
（2）某溫度下，將5molCH₃OH和2molO₂充入2L的密閉容器中，經(jīng)過(guò)4min反應(yīng)達(dá)到平衡，測(cè)得c（O₂）=0.2mol•L^-1，4min內(nèi)平均反應(yīng)速度v（H₂）=0.8mol/（L．min），則CH₃OH的轉(zhuǎn)化率為64%．
（3）CH₃OH燃料電池是目前開(kāi)發(fā)最成功的燃料電池之一，這種燃料電池由甲醇、空氣（氧氣）、KOH（電解質(zhì)溶液）構(gòu)成．則下列說(shuō)法正確的是CD．
A．電池放電時(shí)通入空氣的電極為負(fù)極
B．電池放電時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH₃OH-6e^-═CO₂↑+2H₂O
C．電池放電時(shí)，電解質(zhì)溶液的堿性逐漸減弱
D．電池放電時(shí)每消耗6.4gCH₃OH轉(zhuǎn)移1.2mol電子
（4）寫(xiě)出甲醇燃料電池在酸性條件下負(fù)極的反應(yīng)式為CH₃OH+H₂O-6e^-═CO₂↑+6H⁺．

Answer 1

分析 （1）A．由圖可知，反應(yīng)物總能量小于生成物總能量，反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
B．速率之比等于其化學(xué)計(jì)量數(shù)之比；
C．化學(xué)變化本質(zhì)是舊鍵斷裂，原子總組合生成新物質(zhì)，形成新的化學(xué)鍵；
D．1mol H-O鍵斷裂的同時(shí)2mol C=O鍵斷裂，等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，反應(yīng)到達(dá)平衡；
（2）某溫度下，將5molCH₃OH和2molO₂充入2L的密閉容器中，經(jīng)過(guò)4min反應(yīng)達(dá)到平衡，測(cè)得c（O₂）=0.2mol•L^-1，則：
               CH₃OH（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?CO₂（g）+2H₂（g）
                   1        $\frac{1}{2}$        1       2      
起始濃度（mol/L）：2.5       1         0       0
變化濃度（mol/L）：1.6       0.8       0.8     3.2
平衡濃度（mol/L）：0.9       0.2       0.8     3.2
根據(jù)v=$\frac{△C}{△t}$計(jì)算v（H₂），CH₃OH的轉(zhuǎn)化率=$\frac{甲醇濃度的變化量}{甲醇的起始濃度}$×100%；
（3）A．原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)；
B．電池放電時(shí)負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，甲醇在負(fù)極失去電子，堿性條件下生成碳酸根離子，
C．反應(yīng)會(huì)消耗KOH，溶液堿性減弱；
D．堿性條件下，CH₃OH為氧化為CO₃^2-，結(jié)合碳元素化合價(jià)變化計(jì)算轉(zhuǎn)移電子；
（4）負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，甲醇在負(fù)極失去電子，酸性條件下生成CO₂，根據(jù)電荷守恒可知，有氫離子生成．

解答 解：（1）A．由圖可知，反應(yīng)物總能量小于生成物總能量，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；
B．速率之比等于其化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，H₂的生成速率與CH₃OH的消耗速率之比為1：2，故B正確；
C．化學(xué)變化本質(zhì)是舊鍵斷裂，原子總組合生成新物質(zhì)，形成新的化學(xué)鍵，化學(xué)變化不僅有新物質(zhì)生成，同時(shí)也一定有能量變化，故C正確；
D．1mol H-O鍵斷裂的同時(shí)2mol C=O鍵斷裂，分別表示正、逆反應(yīng)速率，等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，反應(yīng)到達(dá)平衡，故D正確，
故選：CD；
（2）某溫度下，將5molCH₃OH和2molO₂充入2L的密閉容器中，經(jīng)過(guò)4min反應(yīng)達(dá)到平衡，測(cè)得c（O₂）=0.2mol•L^-1，則：
               CH₃OH（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?CO₂（g）+2H₂（g）
                  1        $\frac{1}{2}$        1       2  
起始濃度（mol/L）：2.5       1         0       0
變化濃度（mol/L）：1.6       0.8       1.6     3.2
平衡濃度（mol/L）：0.9       0.2       1.6     3.2
故v（H₂）=$\frac{3.2mol•{L}^{-1}}{4min}$=0.8mol/（L．min）；
CH₃OH的轉(zhuǎn)化率=$\frac{1.6mol•{L}^{-1}}{2.5mol•{L}^{-1}}$×100%=64%，
故答案為：0.8mol/（L．min）；64%；
（3）A．原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，再正極通入氧氣，故A錯(cuò)誤；
B．電池放電時(shí)負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，甲醇在負(fù)極失去電子，堿性條件下生成碳酸根離子，負(fù)極電極反應(yīng)式為：CH₃OH+8OH^--6e^-═CO₃^2-+6H₂O，故B錯(cuò)誤；
C．反應(yīng)會(huì)消耗KOH，溶液堿性減弱，故C正確；
D．消耗6.4gCH₃OH，其物質(zhì)的量為$\frac{6.4g}{32g•mo{l}^{-1}}$=0.2mol，堿性條件下，CH₃OH為氧化為CO₃^2-，轉(zhuǎn)移電子為0.2mol×6=1.2mol，故D正確，
故選：CD；
（4）負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，甲醇在負(fù)極失去電子，酸性條件下生成CO₂，根據(jù)電荷守恒可知，有氫離子生成，負(fù)極電極反應(yīng)式為：CH₃OH+H₂O-6e^-═CO₂↑+6H⁺，
故答案為：CH₃OH+H₂O-6e^-═CO₂↑+6H⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、原電池原理、化學(xué)反應(yīng)中能量變化等，題目綜合性較強(qiáng)，側(cè)重常考知識(shí)點(diǎn)的考查，需要學(xué)生熟練掌握基礎(chǔ)知識(shí)并靈活運(yùn)用，難度中等．