Question

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(yīng)反應(yīng)來制備甲醇。

I：CH₄ ( g ) + H₂O ( g ) ＝CO ( g ) + 3H₂ (g )    △H ＝+206.0 kJ·mol^－1

II：CO ( g ) + 2H₂ ( g ) ＝ CH₃OH ( g )        △H ＝—129.0 kJ·mol^－1

（1）CH₄(g)與H₂O(g)反應(yīng)生成CH₃OH (g)和H₂(g)的熱化學(xué)方程式為         。

（2）將1.0 mol CH₄和2.0 mol H₂O ( g )通入容積為100 L的反應(yīng)室，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)I，測得在一定的壓強下CH₄的轉(zhuǎn)化率與溫度的

關(guān)系如右圖。

①假設(shè)100 ℃時達(dá)到平衡所需的時間為5 min，

則用H₂表示該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率為      。

②100℃時反應(yīng)I的平衡常數(shù)為             。

（3）在壓強為0.1 MPa、溫度為300℃條件下，將a mol CO與

3a mol H₂的混合氣體在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)II生成甲醇，平衡后將容器的容積壓縮到原來的l/2，其他條件不變，對平衡體系產(chǎn)生的影響是      ▲     (填字母序號)。

A．c ( H₂ )減少   B．正反應(yīng)速率加快，逆反應(yīng)速率減慢   C．CH₃OH 的物質(zhì)的量增加        D．重新平衡c ( H₂ )/ c (CH₃OH )減小    E．平衡常數(shù)K增大

（4）寫出甲醇—空氣—KOH溶液的燃料電池負(fù)極的電極反應(yīng)式：                   。

（5）甲醇對水質(zhì)會造成一定的污染，有一種電化學(xué)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⁺做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO₂而凈化。

實驗室用右圖裝置模擬上述過程：

① 寫出陽極電極反應(yīng)式                          。

② 寫出除去甲醇的離子方程式                   。

Answer 1

（1）CH₄(g)+H₂O(g)＝CH₃OH (g)+H₂(g)   △H ＝+77.0 kJ·mol^－1（2分）

（2）0.003 mol·L^－1·min^－1 （2分）   2.25×10^-4 （2分）

（3）C 、D（各1分，共2分）

（4）CH₃OH—6e^—+8OH^— ＝ CO₃^2—+ 6H₂O（2分）

（5） Co²⁺ —e^—  ＝ Co³⁺ （2分）  6Co³⁺+CH₃OH+H₂O ＝ CO₂↑+6 Co²⁺+6H⁺（2分）