甲醇可作為燃料電池的原料．以CH 4 和H 2 O為原料，通過(guò)下列反應(yīng)反應(yīng)來(lái)制備甲醇． 反應(yīng)I：CH 4 （g）+H

【專家解說(shuō)】：（1）I：CH 4 （g）+H 2 O （g）=CO （g）+3H 2 （g）△H=+206.0kJ?mol -1
II：CO （g）+2H 2 （g）=CH 3 OH （g）△H=-129.0kJ?mol -1
依據(jù)蓋斯定律Ⅰ+Ⅱ得到CH 4 （g）+H 2 O（g）=CH 3 OH （g）+H 2 （g））△H=+77kJ?mol -1
所以CH 3 OH （g）和H 2 （g）反應(yīng)生成CH 4 （g）與H 2 O（g）的熱化學(xué)方程式為：CH 3 OH （g）+H 2 （g）=CH 4 （g）+H 2 O（g）△H=-77.0 kJ?mol -1
故答案為：CH 3 OH （g）+H 2 （g）=CH 4 （g）+H 2 O（g）△H=-77.0 kJ?mol -1
（2）將1.0mol CH 4 和2.0mol H 2 O （ g ）通入容積固定為10L的反應(yīng)室，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)I：圖象分析可知100°C甲烷轉(zhuǎn)化率為50%，依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式
             CH 4 （g）+H 2 O （g）=CO （g）+3H 2 （g）
起始量（mol） 1.0        2.0      0        0
變化量（mol） 1.0×50%  0.5       0.5      1.5
平衡量（mol） 0.5       1.5       0.5      1.5
①假設(shè)100℃時(shí)達(dá)到平衡所需的時(shí)間為5min，則用H 2 表示該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率= 1.5mol 10L 5min =0.03 mol?L -1 ?min -1
故答案為：0.03 mol?L -1 ?min -1
②100℃時(shí)反應(yīng)I的平衡濃度為c（CH 4 ）=0.05mol/L，c（H 2 O）=0.15mol/L，c（CO）=0.05mol/L，c（H 2 ）=0.15mol/L，
平衡常數(shù)K= c(CO) c 3 ( H 2 ) c(C H 4 )c( H 2 O) = 0.05×0.1 5 3 0.05×0.15 =2.25×10 -2
故答案為：2.25×10 -2   
③CH 4 （g）+H 2 O （g）=CO （g）+3H 2 （g）
A．CO的含量保持不變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故A正確；
B．容器中CH 4 濃度與CO濃度相等，與消耗量和起始量有關(guān)反應(yīng)不一定達(dá)到平衡，故B錯(cuò)誤；
C．混合氣體質(zhì)量不變，體積不變，反應(yīng)過(guò)程中密度不變，容器中混合氣體的密度保持不變不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故C錯(cuò)誤；
D．反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式系數(shù)之比是正反應(yīng)速率之比，3V 正 （CH 4 ）=V 正 （H 2 ），若3V 正 （CH 4 ）=V 逆 （H 2 ）說(shuō)明V 正 （H 2 ）=V 逆 （H 2 ）說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故D正確；
故答案為：A D；   
（3）A．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度越低，CO的轉(zhuǎn)化率越大，則T 1 ＜T 2 ＜T 3 ，故A錯(cuò)誤；
B．由圖可知，a、c兩點(diǎn)壓強(qiáng)相同，平衡時(shí)a點(diǎn)CO轉(zhuǎn)化率更高，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度越低，CO的轉(zhuǎn)化率越大，故溫度T 1 ＜T 3 ，溫度越高，反應(yīng)速率越快，故υ（a）＜υ（c）．b、d兩點(diǎn)溫度相同，壓強(qiáng)越大，反應(yīng)速率越大，b點(diǎn)大于d點(diǎn)壓強(qiáng)，則v（b）＞v（d），故B錯(cuò)誤；
C．由圖可知，a、c兩點(diǎn)壓強(qiáng)相同，平衡時(shí)a點(diǎn)CO轉(zhuǎn)化率更高，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故溫度T 1 ＜T 3 ，降低溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則K（a）＞K（c），平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，b、d兩點(diǎn)溫度相同，平衡常數(shù)相同，則K（b）=K（d），故C正確；
D．CO轉(zhuǎn)化率的越大，n 總 越小，由M= m n 可知，a點(diǎn)n 總 小，則M（a）＞M（c），M（b）＞M（d），故D錯(cuò)誤；
故選C．
（4）甲醇蒸汽重整法．該法中的一個(gè)主要反應(yīng)為CH 3 OH（g）?CO（g）+2H 2 （g），反應(yīng)△H＞0，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行需要滿足△H-T△S＜0，所以反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行是因?yàn)樵摲磻?yīng)是熵增大的反應(yīng)；
故答案為：該反應(yīng)是一個(gè)熵增的反應(yīng)，△S＞0；
（5））①、通電后，將Co 2+ 氧化成Co 3+ ，電解池中陽(yáng)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Co 2+ -e - =Co 3+ ；
故答案為：Co 2+ -e - =Co 3+ ；
②、以Co 3+ 做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO 2 而凈化，自身被還原為Co 2+ ，結(jié)合原子守恒與電荷守恒可知，還原生成H + ，配平書寫離子方程式為：6Co 3+ +CH 3 OH+H 2 O=CO 2 ↑+6Co 2+ +6H + ；
故答案為：6Co 3+ +CH 3 OH+H 2 O=CO 2 ↑+6Co 2+ +6H + ．；
③若3圖裝置中的電源為甲醇-空氣-KOH溶液的燃料電池，甲醇在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，在堿溶液中生成碳酸鹽，則電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH 3 OH-6e - +8OH - ═CO 3 2- +6H 2 O；
故答案為：CH 3 OH-6e - +8OH - ═CO 3 2- +6H 2 O；