Question

（15分）甲醇來源豐富、價格低廉、運輸貯存方便，是一種重要的化工原料，有著重要的用途和應用前景。
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)的反應熱△H＝ ▲ 。
③若在恒溫恒容的容器內(nèi)進行反應CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)，則可用來判斷該反應達到平衡狀態(tài)的標志有 ▲ 。（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。該法中的一個主要反應為CH₃OH(g)CO(g)＋2H₂(g)，此反應能自發(fā)進行的原因是 ▲ 。
②甲醇部分氧化法。在一定溫度下以Ag/CeO₂—ZnO為催化劑時原料氣比例對反應的選擇性（選擇性越大，表示生成的該物質(zhì)越多）影響關系如圖所示。則當n(O₂)/n(CH₃OH)＝0.25時，CH₃OH與O₂發(fā)生的主要反應方程式為 ▲ ；在制備H₂時最好控制n(O₂)/n(CH₃OH)＝ ▲ 。

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

Answer 1

⑴①285.8     ②－392.8 kJ/mol   ③AD
⑵①該反應是一個熵增的反應 （△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判斷該反應達到平衡狀態(tài)的本質(zhì)是：正反應速率=逆反應速率；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濃度相等不一定達到平衡，B錯；C錯，該反應是等體積反應，無論反應是否達到平衡密度始終保持不變，不一定是達到平衡狀態(tài)。
⑵①CH₃OH(g)CO(g)＋2H₂(g)的正反應方向為吸熱反應，該反應能自發(fā)進行的原因是該反應是一個熵增的反應 （△S＞0）；
②當n(O₂)/n(CH₃OH)＝0.25時，由圖曲線分析可知主要是生成HCHO的反應，其反應的方程式為：2CH₃OH+O₂ 2HCHO+2H₂O；在制備H₂時最好控制n(O₂)/n(CH₃OH)＝0.5
（3）關于燃料電池的電極反應方程式的寫法原則：首先寫燃料電池的總反應方程式，其反應的總反應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，因為正極均為氧氣得電子，在酸性溶液中其電極反應式為：O₂+4e-+4H⁺=2H₂O；第三步，將總反應方程式減去正極反應式得到負極電極反應式。