Question

【題目】CH3OH是一種無色有刺激性氣味的液體，在生產生活中有重要用途，同時也是一種重要的化工原料．

（1）已知CH3OH(g)+ O2(g)CO2(g)+2H2(g)能量變化如圖，下列說法正確的是______

A.CH3OH轉變成H2的過程是一個吸收能量的過程

B.H2的生成速率與CH3OH的消耗速率之比為1：2

C.化學變化不僅有新物質生成，同時也一定有能量變化

D.1molH-O鍵斷裂的同時2molC=O鍵斷裂，則反應達最大限度

（2）某溫度下，將5molCH3OH和2molO2充入2L的密閉容器中，經過4min反應達到平衡，測得c(O2)=0.2mol·L－1，4min內平均反應速度v(H2)=__________ ，則CH3OH的轉化率為______ 。

（3）甲醇燃料電池是目前開發最成功的燃料電池之一，這種燃料電池由甲醇、空氣、KOH(電解質溶液)構成，則下列說法正確的是 ______

A.電池放電時通入空氣的電極為負極

B.電池放電時負極的電極反應式為CH3OH-6e-=CO2↑+2H2O

C.電池放電時，電解質溶液的堿性逐漸減弱

D.電池放電時每消耗6.4gCH3OH轉移1.2mol電子

（4）寫出甲醇燃料電池在酸性條件下負極的反應式為 ______ ．

Answer 1

【答案】 CD 0.8 64% CD CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+

【解析】化學反應不僅有新物質生成，還一定伴隨著能量變化；根據反應物總能量與生成物總能量大小可確定是吸熱反應還是放熱反應；化學反應快慢可用除固體和純液體物質以外的物質來表示反應速率，不論是正反應速率還是逆反應速率，且速率數值之比等于對應的計量系數之比；當正反應速率等于逆反應速率時，反應達到平衡狀態，即達到了最大限度；平衡時某物質的轉化量與起始量之比即為轉化率；根據氧化還原反應中化合價變化情況，可確定電子轉移的方向和數目，失去電子的物質作電池的負極反應物，得到電子的物質作電池的正極反應物，電解質溶液中的陰離子向負極移動，陽離子向正極移動，綜合分析即可解答原電池問題。

(1)A、由圖象可知，反應物總能量大于生成物總能量，所以這是一個放熱反應，故A不正確；B、根據反應速率之比等于計量系數之比，H2的生成速率與CH3OH的消耗速率之比為2：1，則B不正確；C、化學反應不僅有新物質生成，同時還一定伴隨著能量變化，即C正確；D、當有1molH-O鍵斷裂表示正反應速率，同時有2molC=O鍵斷裂表示逆反應速率，且二者意義相等，說明反應已達平衡狀態，即反應達到最大限度，故D正確。本題答案為CD。

(2)根據已知數據，4min達到平衡時△c(O2)=1mol/L-0.2mol/L=0.8mol/L，則△c(H2)= 4×0.8mol/L=3.2mol/L，v(H2)==0.8mol/(L·min)；△c(CH3OH)=2×0.8mol/L=1.6 mol/L，則CH3OH的轉化率為×100%=64%。

(3) A、根據甲醇燃燒過程中的電子轉移情況可知，通甲醇的一極為負極，通空氣的一極為正極，故A不正確；B、在堿性溶液中的負極反應式為CH3OH+8OH-6e-=CO32-↑+6H2O，則B不正確；C、在放電過程中，OH-逐漸與甲醇生成的CO2反應生成CO32-導致堿性減弱，即C正確；D、電池放電時每消耗6.4gCH3OH，即0.2mol，則轉移電子6×0.2mol=1.2mol，所以D正確。本題答案為CD。

(4)甲醇燃料電池在酸性條件下負極的反應式為CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+。