Question

甲醇（CH₃OH）是基本有機原料之一，是制造農藥、醫(yī)藥、塑料、合成纖維及其他產品如甲醛、甲胺、氯甲烷、硫酸二甲酯等的原料．
（1）甲醇可以利用焦爐氣制取，其主要反應為：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H＜0，該反應的平衡常數(shù)表達式為

 

，升高反應溫度時，生成甲醇的速率將

 

（填“增大”、“減小”、“不變”）．
（2）甲醇是重要的燃料，可摻入汽油作替代燃料使用，已知在常溫常壓下，1g CH₃OH燃燒生成CO₂和液態(tài)H₂O時放熱22.68kJ，表示該反應的熱化學方程式為

 

．
（3）甲醇可以作為燃料電池的燃料，某同學用如圖所示裝置進行實驗．
①表示甲池的總反應的離子方程式為

 

．
②實驗進行一段時間后，乙池中A極的質量變化了6.48g，則甲池中理論上消耗O₂

 

mL（標準狀況下），此時乙池中溶液體積為600mL，則溶液的pH為

 

．

Answer 1

考點：化學電源新型電池,化學平衡常數(shù)的含義

專題：化學平衡專題,電化學專題

分析：（1）根據(jù)平衡常數(shù)的定義書寫平衡常數(shù)的表達式，升高溫度，反應速率增大；
（2）n（CH₃OH）=

1

32

mol，結合方程式2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）計算反應熱；
（3）甲池為甲醇堿性燃料電池，甲醇在堿性條件下和氧氣反應生成碳酸鉀和水；乙池為電解池裝置，A連接原電池的負極，為電解池的陰極，發(fā)生還原反應，結合電極方程式計算．

解答： 解：（1）平衡常數(shù)為生成物濃度冪之積除以反應物濃度冪之積，由方程式可知平衡常數(shù)為K=

c(CH3OH)

c(CO)×c2(H2)

，升高溫度，反應速率增大，
故答案為：K=

c(CH3OH)

c(CO)×c2(H2)

；增大；
（2）n（CH₃OH）=

1

32

mol，生成CO₂和液態(tài)H₂O時放熱22.68kJ，則2molCH₃OH燃燒放出的熱量為2×22.68kJ×32=1451.52kJ，
反應的熱化學方程式為2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1451.52kJ/mol，
故答案為：2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1451.52kJ/mol；
（3）①甲池為甲醇堿性燃料電池，甲醇在堿性條件下和氧氣反應生成碳酸鉀和水，反應的化學方程式為2CH₃OH+3O₂+4NaOH=2Na₂CO₃+6H₂O，
則甲池的總離子方程式為2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-6H₂O，
故答案為：2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-6H₂O；
②A連接原電池的負極，為電解池的陰極，發(fā)生還原反應，發(fā)生Ag⁺+e^-=Ag，n（Ag）=

6.48g

108g/mol

=0.06mol，則轉移0.06mol電子，
甲池中正極反應為O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，由電極方程式可知n（O₂）=0.015mol，V（O₂）=0.015mol×22.4L/mol=0.336L=336mL，
乙池電解硝酸銀溶液，總反應式為2H₂O+4AgNO₃

電解  .

4Ag+O₂↑+4HNO₃ ，可知生成生成0.06molAg，生成0.06molHNO₃ ，
電解后c（H⁺）=

0.06mol

0.6L

=0.1mol/L，pH=1，
故答案為：336；1．

點評：本題以甲醇為燃料綜合考查了燃料電池以及化學平衡問題，為高頻考點，側重于學生的分析能力和計算能力的考查，難度不大，注意正負極上電極反應式的書寫要結合電解質溶液的酸堿性，即使燃料和氧化劑相同，如果電解質溶液不同，電極反應式也不同．