Question

17．甲醇是一種低碳能源，在全球能源危機和環(huán)境污染的背景下具有良好的發(fā)展前景，在催化劑作用下可用H₂（g）+CO（g）$\stackrel{催化劑}{?}$CH₃OH（g），三種物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度隨時間變化的關(guān)系如圖1所示．
（1）代表H₂濃度變化的曲線為a（填“a”“b”或“c”）．
（2）提出一條可以加快反應(yīng)速率的措施：加壓或者升溫．
（3）0-4 min內(nèi)，CH₃OH的平均反應(yīng)速率為：0.15mol/（L•min）．
（4）我國某高�；瘜W研究所在甲醇燃料電池技術(shù)方面獲得新突破，組裝出了自呼吸電池及主動式電堆．甲醇燃料電池的工作原理如圖2所示．
①該電池工作時，c口通入的物質(zhì)為O₂，該電極為正極（填“正極”或“負極”）．
②該電池工作一段時間后，當6.4g甲醇完全反應(yīng)生成CO₂時，消耗的氧氣的體積為6.72L（標準狀況下）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)2H₂（g）+CO（g）$\stackrel{催化劑}{?}$CH₃OH反應(yīng)，H₂濃度變化在減小并且是CO的2倍判斷；
（2）可以加快反應(yīng)速率的措施為加壓或者升溫等；
（3）根據(jù)CH₃OH的平均反應(yīng)速率=$\frac{△c}{△t}$計算；
（4）在甲醇燃料電池中，燃料甲醇作負極，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，氧氣作正極，發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，根據(jù)電極反應(yīng)以及電子守恒來計算消耗的氧氣的體積．

解答 解：（1）由2H₂（g）+CO（g）$\stackrel{催化劑}{?}$CH₃OH反應(yīng)，H₂濃度變化在減小并且是CO的2倍，所以代表H₂濃度變化的曲線為a，故答案為：a；
（2）可以加快反應(yīng)速率的措施為加壓或者升溫，故答案為：加壓或者升溫；
（3）根據(jù)圖象CH₃OH為生成物，即代表CH₃OH濃度變化的曲線為b，則0-4 min內(nèi)，CH₃OH的平均反應(yīng)速率=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.6mol/L}{4min}$=0.15mol/（L•min），故答案為：0.15mol/（L•min）；
（4）①在甲醇燃料電池中，燃料甲醇作負極，氧氣作正極，電解質(zhì)中的陽離子移向正極，所以c口通入的物質(zhì)為氧氣，該電極為正極，故答案為：O₂；正極；
②當6.4g即0.2mol甲醇完全反應(yīng)生成CO₂時，根據(jù)總反應(yīng)：2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O，消耗氧氣0.3mol，即標準狀況下體積為0.3×22.4=6.72L，故答案為：6.72．

點評 本題是一道關(guān)于化學平衡圖象的分析與反應(yīng)速率的計算以及燃料電池的工作原理知識的考題，要求學生具有分析和解決問題的能力，難度不大．