计算题  I．甲醇是一种优质燃料，可制作燃料电池。工业上可用下列两种反应制备甲醇：
已知：CO(g) + 2H2(g)  CH3OH(g)  ΔH1
CO2(g) ＋ 3H2(g)  CH3OH(g)  +  H2O(g)   ΔH2   
2H2(g)+ O2(g)=2H2O(g)   ΔH3
则2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g) 的反应热ΔH=____ ___（用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示）。
II．工业上可利用“甲烷蒸气转化法生产氢气”，反应为：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。
已知温度、压强和水碳比[n(H2O)/ n(CH4)]对甲烷平衡含量的影响如下图：

图1（水碳比为3）              
60;         图2（800℃）
（1）温度对该反应的反应速率和平衡移动的影响是                            。
（2）其他条件不变，请在图2中画出压强为2 MPa时，CH4平衡含量与水碳比之间关系曲线。（只要求画出大致的变化曲线）
（3）已知：在700℃，1MPa时，1mol CH4与1mol H2O在1L的密闭容器中反应，6分钟达到平衡，此时CH4的转化率为80%，求这6分钟H2的平均反应速率和该温度下反应的平衡常数是多少？（写出计算过程，结果保留小数点后一位数字。） 
III．某实验小组设计如图a所示的电池装置，正极的电极反应式为____                     ____。

计算题  I．甲醇是一种优质燃料，可制作燃料电 池。工业上可用下列两种反应制备甲醇：
已知：CO(g) + 2H2(g)  CH3OH(g)  ΔH1
CO2(g) ＋ 3H2(g)  CH3OH(g)  +  H2O(g)   ΔH2   
2H2(g)+ O2(g)=2H2O(g)   ΔH3
则2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g) 的反应热ΔH=____ ___（用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示）。
II．工业上可利用“甲烷蒸气转化法生产氢气”，反应为：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。
已知温度、压强和水碳比[n(H2O)/ n(CH4)]对甲烷平衡含量的影响如下图：

图1（水碳比为3）                        图2（800℃）
（1）温度对该反应的反应速率和平衡移动的影响是                            。
（2）其他条件不变，请在图2中画出压强为2 MPa时，CH4平衡含量与水碳比之间关系曲线。（只要求画出大致的变化曲线）
（3）已知：在700℃，1MPa时，1mol CH4与1mol H2O在1L的密闭容器中反应，6分钟达到平衡，此时CH4的转化率为80%，求这6分钟H2的平均反应速率和该温度下反应的平衡常数是多少？（写出计算过程，结果保留小数点后一位数字。） 
III．某实验小组设计如图a所示的电池装置，正极的电极反应式为____                     ____。
本题答案：（16分）
I．2ΔH1－2ΔH2+ΔH3（3分）本题解析：
试题分析：I．先将4个热化学方程式依次编号为①②③④，再观察、比较后可得：①×2—②×2+③=④，由盖斯定律可知，④的焓变=①的焓变×2—②的焓变×2+③的焓变=2ΔH1－2ΔH2+ΔH3；II．（1）先读图1，发现在1Mpa或2Mpa、600℃～1000℃时，随着温度的升高，甲烷平衡含量均逐渐减小，说明平衡向正反应方向移动；再根据温度对化学反应速率和化学平衡的影响规律，当其他条件不变时，升高温度，反应速率加快，平衡向吸热反应方向或正反应方向移动，则甲烷蒸气转化为氢气的正反应是吸热反应；（2）画图要点：①甲烷蒸气转化为氢气的正反应是气体体积增大的反应，当温度和水碳比保持不变时，增大压强，平衡向气体体积减小方向或逆反应方向移动，则甲烷平衡含量增大，因此2MPa时甲烷平衡含量与水碳比之间关系曲线一定高于1MPa时甲烷平衡含量与水碳比之间关系曲线；②当温度和压强保持不变时，随着水碳比的增大，甲烷平衡含量逐渐减小；（3）依题意可知该可逆反应中各组分起始、变化、平衡浓度，则：
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) 
起始浓度（mol/L）    1      1        0      0
变化浓度（mol/L）   0.8     0.8      0.8     2.4
平衡浓度（mol/L）   0.2     0.2      0.8     2.4
根据平均反应速率的定义式，v(H2)===0.4mol/(L?min)
根据化学平衡常数的定义式，K==mol2/L2≈276.5 mol2/L2
III．甲醇燃料电池中正极的主要反应物为氧气，氧元素由0降为—2价，则1个氧气分子得到4个电子，在KOH溶液中只能用氢氧根离子使反应物和产物的电荷守恒，则O2+4e－→4OH－；左边比右边少4个H、2个O原子，根据氢、氧原子个数守恒可知反应物中还有2H2O，则正极反应式为O2 +4e－+2H2O =4OH－。
考点：考查化学反应原理，涉及根据盖斯定律求焓变、根据化学平衡图像得出温度对反应速率和平衡移动的影响规律、根据压强对化学平衡的影响规律画出图像、根据各组分（起始、变化、平衡）浓度模型法计算平均反应速率和平衡常数、碱性甲醇-空气燃料电池的正极反应式等。

本题所属考点：【热化学方程式】
本题难易程度：【困难】