甲醇可作為燃料電池的原料．以CH4和H2O為原料，通過下列反應來制備甲醇．
Ⅰ：CH4（g）+H2O（g）═CO（g）+3H2（g）△H=+206.0kJ?mol-1
Ⅱ：CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）△H=-129.0kJ?mol-1
（1）CH4（g）與H2O（g）反應生成CH3OH（g）和H2（g）的熱化學方程式為
 
．
（2）將1.0mol CH4和2.0mol H2O（g）通入容積為100L的反應室中，在一定條件下發(fā)生反應Ⅰ，測得在一定的壓強下CH4的轉(zhuǎn)化率與溫度的關系如圖1．

①假設100℃時達到平衡所需的時間為5min，則用H2表示該反應從開始到達到平衡時的反應速率為
 
．
②100℃時反應Ⅰ的平衡常數(shù)為
 
．
（3）甲醇對水質(zhì)會造成一定的污染，有一種電化學法可消除這種污染，其原理是通電后，將Co2+氧化成Co3+，
然后以Co3+作氧化劑把水中的甲醇氧化成CO2而凈化．
實驗室用圖2裝置模擬上述過程：
①完成除去甲醇的離子方程式：

②若圖2裝置中的電源為甲醇-空氣-KOH溶液的燃料電池，則電池負極的電極反應式：
 
；
③凈化含1mol甲醇的水，理論上燃料電池需消耗KOH
 
mol．
考點：用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強的變化曲線,電解原理
專題：基本概念與基本理論
分析：（1）根據(jù)蓋斯定律書寫熱化學方程式；
（2）100℃時達到平衡時，甲烷轉(zhuǎn)化率為50%，結(jié)合化學平衡三段式列式計算平衡時各組分的物質(zhì)的量；
①根據(jù)c=
△n
V
△t
計算v（H2）；
②計算平衡狀態(tài)時各物質(zhì)的濃度，代入平衡常數(shù)表達式計算；
（3）①以Co3+做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO2而凈化，自身被還原為Co2+，原子守恒與電荷守恒可知，還原生成H+，
配平書寫為：6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+；
②負極發(fā)生氧化反應，甲醇在負極失去電子，堿性條件下生成碳酸根與水；
③利用電池反應方程式2CH3OH+3O2+4KOH═2K2CO3+6H20分析．
解答： 解：（1）I：CH4 （g）+H2O （g）=CO （g）+3H2 （g）△H=+206.0kJ?mol-1
II：CO （g）+2H2 （g）=CH3OH （g）△H=-129.0kJ?mol-1
依據(jù)蓋斯定律，Ⅰ+Ⅱ得到：CH4（g）+H2O（g）=CH3OH （g）+H2（g））△H=+77kJ?mol-1
故答案為：CH4（g）+H2O（g）=CH3OH （g）+H2（g））△H=+77.0kJ?mol-1；
（2）將1.0mol CH4和2.0mol H2O （ g ）通入容積固定為100L的反應室，在一定條件下發(fā)生反應I，由圖象可知100℃甲烷轉(zhuǎn)化率為50%，故參加反應的甲烷為1mol×50%=0.5mol，則：
              CH4 （g）+H2O （g）=CO （g）+3H2 （g）
起始量（mol）：1.0       2.0      0         0
變化量（mol）：0.5       0.5      0.5      1.5
平衡量（mol）：0.5       1.5      0.5      1.5
①假設100℃時達到平衡所需的時間為5min，則用H2表示該反應的平均反應速率=
1.5mol
100L
5min
=0.003 mol?L-1?min-1，
故答案為：0.003 mol?L-1?min-1；
②100℃時反應I的平衡濃度為c（CH4）=0.005mol/L，c（H2O）=0.015mol/L，c（CO）=0.005mol/L，c（H2）=0.015mol/L，
平衡常數(shù)K=
0.005×0.0153
0.005×0.015
=2.25×10-4，
故答案為：2.25×10-4；
（3）①以Co3+做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO2而凈化，自身被還原為Co2+，結(jié)合原子守恒與電荷守恒可知，還原生成H+，配平書寫離子方程式為：
6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+，
故答案為：6、CO2↑、6、6H+；
②負極發(fā)生氧化反應，甲醇在負極失去電子，堿性條件下生成碳酸根與水，負極電極反應式為：CH3OH-6e-+8OH-═CO32-+6H2O．
故答案為：CH3OH-6e-+8OH-═CO32-+6H2O
③甲醇-空氣-KOH溶液的燃料電池的總反應方程式為2CH3OH+3O2+4KOH═2K2CO3+6H2O，CH3OH與KOH的物質(zhì)的量之比為1：2，1molCH3OH反應，應有2molKOH參與反應．
故答案為：2．
點評：本題考查熱化學方程式書寫、化學平衡圖象、影響化學平衡因素、平衡常數(shù)與反應速率計算、原電池等，掌握基礎是解本題的關鍵，題目難度中等．
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中化學 來源： 題型：

下列離子方程式的書寫不正確的是（　�。�
A、實驗室用過氧化氫從海帶中提碘：2I-+H2O2+2H+═I2+2H2O
B、用二氧化硫的溶液吸收溴蒸氣：Br2+SO2+2H2O═4 H++2 Br-+SO42-
C、用氯氣氧化氫溴酸：Cl2+2 Br-=Br2+2 Cl -
D、用醋酸中和氫氧化鈉溶液：H++OH-═H2O

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科目：高中化學 來源： 題型：

將0.1mol有機化合物A與標準狀況下5.6L氧氣混合，一定條件下兩者完全反應，只有CO、CO2和H2O三種產(chǎn)物，將全部產(chǎn)物依次通入足量的濃硫酸和堿石灰中，濃硫酸增重5.4克，堿石灰增重4.4克，還有標準狀況下2.24L氣體的剩余，求：
（1）有機化合物A的分子式（要求寫出推理過程）；
（2）若有機化合物A能與鈉反應放出氫氣，請寫出A的結(jié)構(gòu)簡式；
（3）寫出所有比A多一個-CH2-原子團的同系物的結(jié)構(gòu)簡式．

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科目：高中化學 來源： 題型：

2013年12月杭州多日被霧霾籠罩，有報道稱霧霾顆粒中汽車尾氣占20%以上．已知汽車尾氣中的主要污染物為NOx、CO、燃燒源超細顆粒（PM2.5）等有害物質(zhì)．目前，已研究出了多種消除汽車尾氣污染的方法．
Ⅰ．在汽車尾氣系統(tǒng)中裝置催化轉(zhuǎn)化器，可有效降低NOX的排放．
已知：
N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ?mol-1
2C（s）+O2（g）=2CO（g）△H=-221.0kJ?mol-1
C（s）+O2（g）=CO2（g）△H=-393.5kJ?mol-1
（1）尾氣轉(zhuǎn)化的反應之一：2NO（g）+2CO（g）=N2（g）+2CO2（g）△H=
 
．
（2）已知：N2、O2分子中化學鍵的鍵能分別是946kJ?mol-1、497kJ?mol-1，則NO分子中化學鍵的鍵能為
 
kJ?mol-1．
（3）當質(zhì)量一定時，增大固體催化劑的表面積可提高化學反應速率．圖1表示在其他條件不變時，反應：
2NO（g）+2CO（g）?2CO2（g）+N2（g）中NO的濃度[c（NO）]隨溫度（T）、催化劑表面積（S）和時間（t）的變化曲線．若催化劑的表面積S1＞S2，在圖1中畫出c（NO）在T1、S2條件下達到平衡過程中的變化曲線．
Ⅱ．還原法．用活性炭還原法處理氮氧化物．有關反應為：C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2 （g）△H．某研究小組向某密閉容器加入一定量的活性炭和NO，恒溫（T1℃）條件下反應，反應進行到不同時間測得各物質(zhì)的濃度如下：

濃度/mol?L-1

時間/min		NON2CO2
00.10000
100.0580.0210.021
200.0400.0300.030
300.0400.0300.030
400.0320.0340.017
500.0320.0340.017
（1）T1℃時，該反應的平衡常數(shù)K=
 
（保留兩位小數(shù)）．
（2）30min后，改變某一條件，反應重新達到平衡，則改變的條件可能是
 
．
（3）若30min后升高溫度至T2℃，達到平衡時，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為 5：3：3，則該反應的
△H
 
0（填“＞”、“=”或“＜”）．
Ⅲ．變廢為寶．
（1）CO可用于合成CH3OH，反應方程式為：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g），在一定溫度壓強下（甲醇為氣體），在容積為2L的密閉容器中通入0.2mol CO與0.4mol H2，達平衡時CO的轉(zhuǎn)化率50%，再加入1.0mol CO后重新達到平衡，則CO的轉(zhuǎn)化率
 
（填“增大”、“不變”或“減小”），CH3OH的體積分數(shù)
 
（填“增大”、“不變”或“減小”）；
（2）以NO2、O2、熔融NaNO3組成的燃料電池裝置如圖2所示，在使用過程中石墨I電極反應生成一種氧化物 Y，有關電極反應可表示為
 
．

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科目：高中化學 來源： 題型：

1molCH4氣體完全燃燒放出的熱量為802kJ，但不完全燃燒生成CO氣體和液態(tài)水時，放出的熱量為519kJ，如果1molCH4氣體與n g O2燃燒生成CO、CO2氣體和液態(tài)水，放出731.25kJ熱量．
（1）寫出CH4氣體不完全燃燒的熱化學方程式．
（2）寫出CO氣體完全燃燒的熱化學方程式
（3）計算n的值．

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科目：高中化學 來源： 題型：

實驗是進行化學研究的重要手段之一．請回答下列問題：
（1）下列實驗操作，錯誤的是
 
（填寫序號）．
a．用紙槽往試管里裝粉末狀藥品時，試管應先橫放再直立
b．稱取氫氧化鈉固體時，應將氫氧化鈉固體直接放在左邊托盤內(nèi)，右邊托盤放砝碼
c．試管、燒杯、量筒、集氣瓶都不能用酒精燈直接加熱
d．用試紙檢驗氣體性質(zhì)時，手拿著試紙經(jīng)水潤洗后靠近氣體觀察試紙顏色的變化
e．聞氣體氣味時，應取一瓶盛滿氣體的集氣瓶，稍打開玻璃片，用手輕輕扇地在瓶口扇動，使極少量的氣體飄進鼻孔，聞氣味
（2）實驗室需要450mL 0.1mol?L-1NaOH溶液和500mL 0.5mol?L-1硫酸溶液．請回答下
列問題：
①在如圖所示儀器中，配制上述溶液肯定不需要的是
 
（填序號），除圖中已有儀器外，配制上述溶液還需要的玻璃儀器有
 
．

②在容量瓶的使用方法中，下列操作正確的是
 
（填寫序號）．
a．使用容量瓶前檢驗是否漏水
b．容量瓶用水洗凈后，再用待配溶液洗滌
c．配制溶液時，若試樣是液體，用量筒取樣后用玻璃棒引流注入容量瓶中，然后加蒸餾水．
d．蓋好瓶塞，用食指頂住瓶塞，另一只手托住瓶底，把容量瓶反復倒轉(zhuǎn)多次，搖勻．
③配制450mL 0.1mol?L-1 NaOH溶液的實驗步驟如下：
a．計算應稱取氫氧化鈉固體的質(zhì)量為
 
g．
b．稱量氫氧化鈉固體．
c．將燒杯中的溶液注入容量瓶，并用少量蒸餾水洗滌燒杯內(nèi)壁2～3次，洗滌液也注入容
量瓶．
d．用適量的蒸餾水溶解稱量好的氫氧化鈉固體，冷卻．
e．蓋好瓶塞，反復上下顛倒，搖勻．
f．繼續(xù)向容量瓶中加蒸餾水至刻度線下1～2cm時，改用膠頭滴管滴加蒸餾水至凹液面與刻度線相切．上述步驟的正確操作順序為
 
（用序號表示）．
④根據(jù)計算得知，需用量筒量取質(zhì)量分數(shù)為98%、密度為1.84g/cm3的濃硫酸的體積為
 
mL，如果實驗室有15mL、20mL、50mL量筒，應選用
 
mL量筒最好．

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科目：高中化學 來源： 題型：

課題式研究性學習是培養(yǎng)學生創(chuàng)造思維的良好方法．某研究性學習小組將下列裝置如圖連接，D、F、X、Y 都是鉑電極、C、E是鐵電極．將電源接通后，向乙中滴入酚酞試液，在F極附近顯紅色．試回答下列問題：
（1）電源B極的名稱是
 
．
（2）甲裝置中電解反應的總化學方程式是：
 
．
（3）設電解質(zhì)溶液過量，則同一時內(nèi)C、D電極上參加反應的單質(zhì)或生成的單質(zhì)的物質(zhì)的量之比是
 
．
（4）欲用丙裝置將粗銅（含少量鐵、鋅等雜質(zhì)）精煉，G極材料應該是
 
（填“粗銅”或“精銅”），電解液中原電解質(zhì)的物質(zhì)的量濃度將
 
（填“變大”、“變小”或“不變”）．
（5）裝置丁中的現(xiàn)象是
 
．
（6）設甲池中溶液的體積在電解前后都是500mL，當乙池所產(chǎn)生氣體的體積為4.48L（標準狀況）時，甲池中所生成物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為
 
mol/L．

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科目：高中化學 來源： 題型：

甲醇是一種優(yōu)質(zhì)燃料，可制作燃料電池．
（1）工業(yè)上可用下列兩種反應制備甲醇：
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H1
CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H2
已知：2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H3．則2CO（g）+O2（g）=2CO2（g） 的反應熱△H=
 
（用△H1、△H2、△H3表示）．
（2）生產(chǎn)甲醇的原料CO和H2來源于：CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）△H4．
①一定條件下CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關系如圖a．則△H4
 
0，P1
P2．（填“＜”、“＞”或“=”）
②100℃時，將1mol CH4和2mol H2O通入容積為100L的反應室，達到平衡時CH4的轉(zhuǎn)化率為0.5.100℃時該反應的平衡常數(shù)K=
 
．
（3）某實驗小組設計如圖b所示的電池裝置，正極的電極反應式為
 
．

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科目：高中化學 來源： 題型：

下列的醇沒有同分體異構(gòu)的是（　�。�
A、乙醇B、丙醇C、丁醇D、甲醇

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同步練習冊答案