問題詳情：
*氣不僅是新能源，也是重要的化工原料。
(1)*氣可由**製備：CH4(g)＋H2O(l)===CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋250.1 kJ·mol－1，已知298 K時，CH4(g)、CO(g)的燃燒熱分別爲890 kJ·mol－1、283 kJ·mol－1。寫出*氣燃燒熱的熱化學方程式：_______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)利用反應CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH合成清潔能源CH3OH，CO的平衡轉化率與溫度的關係如圖所示：
①該可逆反應的正反應ΔH________0；A、B、C三點平衡常數KA、KB、KC的大小關係是________；壓強p1____p2(填“>”“<”或“＝”)；在T1和p2條件下，由D點到B點過程中，正、逆反應速率之間的關係：v正______v逆(填“>”“<”或“＝”)。
②若在恆溫恆容條件下進行上述反應，能表示該可逆反應達到平衡狀態的是________(填字母)。
a．CO物質的量保持不變
b．單位時間內消耗CO的濃度和生成*醇的濃度相等
c．混合氣體的壓強不再變化
d．混合氣體的密度不再變化
③在2 L恆容密閉容器中充入2 mol CO和4 mol H2，在p2和T2條件下經10 min達到平衡狀態C點，在該條件下，v(CH3OH)＝________；平衡常數K爲__________。
(3)電池的比能量與消耗單位質量還原劑時轉移的電子數成正比例。理論上，H2、CH4、CH3OH的**燃料電池的比能量由大到小排序爲____________________，CH3OH的**燃料電池的負極電極反應式爲______________________________________________________。
【回答】
解析：(1)CH4(g)＋H2O(l)===CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋250.1 kJ·mol－1 ①；CH4(g)、CO(g)的燃燒熱的熱化學方程式分別爲CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890 kJ·mol－1 ②；CO(g)＋
O2(g)===CO2(g) ΔH＝－283 kJ·mol－1 ③；根據蓋斯定律，由(②－①－③)/3得H2(g)＋
O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.7 kJ·mol－1。(2)①從圖像中可以看出，隨着溫度升高，CO的平衡轉化率降低，說明正反應是放熱反應；K只與溫度有關，A、B兩點溫度相同，K相同，B和C兩點壓強相同，且T1<T2，升高溫度，K減小，故KA＝KB>KC；溫度相同，增大壓強，CO的平衡轉化率增大，故p1<p2；D點到B點(未平衡狀態到平衡狀態)CO的轉化率增大，正反應速率大於逆反應速率。②CO的物質的量不變，即濃度不變，說明反應達到平衡狀態，a正確；單位時間內消耗CO的濃度和生成*醇的濃度必然相等，b錯誤；混合氣體的壓強不變，說明各物質的濃度不變，故反應達到平衡狀態，c正確；混合氣體的密度始終不變，密度不變不能說明反應達到平衡狀態，d錯誤。③v(CH3OH)＝v(CO)＝[(2×0.5)÷2]/10＝0.05 mol·L－1·min－1；三段法計算：
CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
起始濃度/(mol·L－1) 1 2 0
轉化濃度/(mol·L－1) 0.5 1 0.5
平衡濃度/(mol·L－1) 0.5 1 0.5
K＝
＝1。
(3)由*氣
＝1，**
＝0.5，*醇
＝0.187 5，則比能量由大到小排序爲H2>CH4>CH3OH；總反應式爲CH3OH＋
O2===CO2＋2H2O，正極的電極反應式爲
O2＋6e－＋6H＋===3H2O，負極的電極反應式爲CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋。
*：(1)H2(g)＋
O2(g)===H2O(l)ΔH＝－285.7 kJ·mol－1
(2)①< KA＝KB>KC < > ②ac
③0.05 mol·L－1·min－1 1
(3)H2>CH4>CH3OH CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋
知識點：化學反應速率 化學平衡
題型：綜合題
