能源問(wèn)題是人類社會(huì)面臨的重大課題．甲醇是未來(lái)重要的綠色能源之一．以CH₄和H₂O為原料，通過(guò)下列反應(yīng)來(lái)制備甲醇．
Ⅰ．CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H=+206.0kJ/mol
Ⅱ．CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H=-129.0kJ/mol
（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

CH₄（g）+H₂O（g）=CH₃OH（g）+H₂（g）△H=+77.0kJ/mol

CH₄（g）+H₂O（g）=CH₃OH（g）+H₂（g）△H=+77.0kJ/mol

．
（2）將1.0molCH₄和2.0molH₂O（g）通入容積為100L的反應(yīng)室，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)I，測(cè)得在一定的壓強(qiáng)下CH₄的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖1．

①假設(shè)100℃時(shí)達(dá)到平衡所需的時(shí)間為5min,則用H₂表示該反應(yīng)在0～5min內(nèi)的平均速率為

0.0024mol/（L?min）

0.0024mol/（L?min）

；
②100℃時(shí)反應(yīng)I的平衡常數(shù)為

7.2×10^-5（mol/L）²

7.2×10^-5（mol/L）²

．
（3）在壓強(qiáng)為0.1MPa、溫度為300℃條件下，將1.0molCO和2.0molH₂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(lái)的

1

2

，其他條件不變，對(duì)平衡體系產(chǎn)生的影響是

cd

cd

（填字母序號(hào)）．
a.c（H₂）減小      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.重新平衡時(shí)c（H₂）/c（CH₃OH）減小       e.平衡常數(shù)K增大
（4）甲醇在工業(yè)上用途很多
①甲醇蒸氣重整法制備氫氣：該法中的一個(gè)主要反應(yīng)為CH₃OH（g）═CO（g）+2H₂（g），一定溫度下，在密閉恒容的容器中，能表示上述反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是

ab

ab

．
a.2v_逆（CO）=v_正（H₂）           b.CH₃OH的 百分含量不再變
c.混合氣體密度保持不變      d.c（CO）：c（H₂）：c（CH₃OH）=1：2：1
②甲醇可用制作燃料電池的燃料：寫出以熔融碳酸鹽（如：熔融K₂CO₃）為電解質(zhì)的電池負(fù)極反應(yīng)

CH₃OH-6e^-+3

CO

2

-

3

=4CO₂+2H₂O

CH₃OH-6e^-+3

CO

2

-

3

=4CO₂+2H₂O

，其中K⁺向

正

正

極移動(dòng)．
（5）甲醇對(duì)水質(zhì)會(huì)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⁺作氧化劑把水中的甲醇氧化成CO₂而凈化．實(shí)驗(yàn)室用圖2裝置模擬上述過(guò)程：
①寫出陽(yáng)極電極反應(yīng)式

Co²⁺-e^-=Co³⁺

Co²⁺-e^-=Co³⁺

；
②寫出除去甲醇的離子方程式

6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺

6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺

．
③若該電解槽用鉛蓄電池為電源，則除去32g甲醇至少需要消耗

621

621

g鉛．