Question

【題目】CH3OH是一種無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)+ O2(g)CO2(g)+2H2(g)能量變化如圖，下列說法正確的是______

A.CH3OH轉(zhuǎn)變成H2的過程是一個(gè)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(xué)變化不僅有新物質(zhì)生成，同時(shí)也一定有能量變化

D.1molH-O鍵斷裂的同時(shí)2molC=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4min反應(yīng)達(dá)到平衡，測得c(O2)=0.2mol·L－1，4min內(nèi)平均反應(yīng)速度v(H2)=__________ ，則CH3OH的轉(zhuǎn)化率為______ 。

（3）甲醇燃料電池是目前開發(fā)最成功的燃料電池之一，這種燃料電池由甲醇、空氣、KOH(電解質(zhì)溶液)構(gòu)成，則下列說法正確的是 ______

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）寫出甲醇燃料電池在酸性條件下負(fù)極的反應(yīng)式為 ______ ．

Answer 1

【答案】 CD 0.8 64% CD CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+

【解析】化學(xué)反應(yīng)不僅有新物質(zhì)生成，還一定伴隨著能量變化；根據(jù)反應(yīng)物總能量與生成物總能量大小可確定是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)；化學(xué)反應(yīng)快慢可用除固體和純液體物質(zhì)以外的物質(zhì)來表示反應(yīng)速率，不論是正反應(yīng)速率還是逆反應(yīng)速率，且速率數(shù)值之比等于對(duì)應(yīng)的計(jì)量系數(shù)之比；當(dāng)正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，即達(dá)到了最大限度；平衡時(shí)某物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量與起始量之比即為轉(zhuǎn)化率；根據(jù)氧化還原反應(yīng)中化合價(jià)變化情況，可確定電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目，失去電子的物質(zhì)作電池的負(fù)極反應(yīng)物，得到電子的物質(zhì)作電池的正極反應(yīng)物，電解質(zhì)溶液中的陰離子向負(fù)極移動(dòng)，陽離子向正極移動(dòng)，綜合分析即可解答原電池問題。

(1)A、由圖象可知，反應(yīng)物總能量大于生成物總能量，所以這是一個(gè)放熱反應(yīng)，故A不正確；B、根據(jù)反應(yīng)速率之比等于計(jì)量系數(shù)之比，H2的生成速率與CH3OH的消耗速率之比為2：1，則B不正確；C、化學(xué)反應(yīng)不僅有新物質(zhì)生成，同時(shí)還一定伴隨著能量變化，即C正確；D、當(dāng)有1molH-O鍵斷裂表示正反應(yīng)速率，同時(shí)有2molC=O鍵斷裂表示逆反應(yīng)速率，且二者意義相等，說明反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)，即反應(yīng)達(dá)到最大限度，故D正確。本題答案為CD。

(2)根據(jù)已知數(shù)據(jù)，4min達(dá)到平衡時(shí)△c(O2)=1mol/L-0.2mol/L=0.8mol/L，則△c(H2)= 4×0.8mol/L=3.2mol/L，v(H2)==0.8mol/(L·min)；△c(CH3OH)=2×0.8mol/L=1.6 mol/L，則CH3OH的轉(zhuǎn)化率為×100%=64%。

(3) A、根據(jù)甲醇燃燒過程中的電子轉(zhuǎn)移情況可知，通甲醇的一極為負(fù)極，通空氣的一極為正極，故A不正確；B、在堿性溶液中的負(fù)極反應(yīng)式為CH3OH+8OH-6e-=CO32-↑+6H2O，則B不正確；C、在放電過程中，OH-逐漸與甲醇生成的CO2反應(yīng)生成CO32-導(dǎo)致堿性減弱，即C正確；D、電池放電時(shí)每消耗6.4gCH3OH，即0.2mol，則轉(zhuǎn)移電子6×0.2mol=1.2mol，所以D正確。本題答案為CD。

(4)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+。