近年来，各国加速推进燃料电池的研发．燃料电池的燃料有氢气、甲醇等．（1）通过下列硫--碘循环工艺可制得燃料电池的燃料氢气：①该循环工艺过程的总反应方程式为．②用化学平

Question

近年来，各国加速推进燃料电池的研发．燃料电池的燃料有氢气、甲醇等．
（1）通过下列硫--碘循环工艺可制得燃料电池的燃料氢气：

①该循环工艺过程的总反应方程式为______．
②用化学平衡移动的原理分析，在HI分解反应中使用膜反应器分离出H₂的目的是______
（2）二氧化碳是地球温室效应的罪魁祸首，目前人们处理二氧化碳的方法之一是使其与氢气反应合成甲醇．已知氢气、甲醇燃烧的热化学方程式如下：
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）；△H=-283.0kJ•mol^-1…①
2CH₃OH（1）+3O₂（g）→2CO₂（g）+4H₂O（1）；△H=-726.0kJ•mol^-1…②
写出二氧化碳与氢气合成甲醇液体的热化学方程式______．
（3）甲醇--空气燃料电池是利用稀土金属氧化物作为固体电解质，这种稀土金属氧化物在高温下能传导O^2-．
①负极发生的反应是______
②在稀土金属氧化物的固体电解质中，O^2-．的移动方向是______．
（4）已知反应2CH30H⇌CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）某温度下的平衡常数为400．此    温度下，在密闭容器中加入CH₃OH，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：

物质	CH3OH	CH3OCH3	H2O
浓度/（mol•L-1）	0.44	0.6	0.6

①比较此时正、逆反应速率的大小v_正______v_逆 （填“＞”、“＜”或“=”）．
②若加入CH₃OH后，经10min反应达到平衡，该时间内反应速率v（CH₃0H）=______．

Answer 1

①在反应器中发生反应：SO₂+I₂+2H₂O=2HI+H₂SO₄，2H₂SO₄=2SO₂+2H₂O+O₂，在膜反应器中的反应为：2HI⇌I₂+H₂，根据以上反应方程式可得：2H₂O=O₂+2H₂，
故答案为：2H₂O=O₂+2H₂；
②在膜分离器中发生反应：2HI⇌I₂+H₂，将H₂分离出来有利于平衡向右移动，利于I₂和H₂的生成，
故答案为：有利于平衡向右移动，有利于碘和氢气的生成；
（2）2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）；△H=-283.0kJ•mol^-1…①
2CH₃OH（l）+3O₂（g）→2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-726.0kJ•mol^-1 ②
依据盖斯定律①×3-②得到：2CO₂ （g）+6H₂ （g）=2CH₃OH（l）+2H₂O （l）△H=-123kJ•mol^-1；
热化学方程式为：CO₂ （g）+H₂ （g）=CH₃OH（l）+H₂O （l）△H=-61.5kJ•mol^-1；
故答案为：CO₂ （g）+H₂ （g）=CH₃OH（l）+H₂O （l）△H=-61.5kJ•mol^-1；
（3）①甲醇一空气燃料电池中氧气得到电子发生还原反应生成氧离子，电极反应为：O₂+4e^-=2O^2-； 甲醇在负极失电子发生氧化反应，电极反应为：CH₃OH+3O^2--6e^-=CO₂+2H₂O；
故答案为：CH₃OH+3O^2--6e^-=CO₂+2H₂O；
②依据电极反应分析可知原电池中阴离子移向负极，氧离子从正极流向负极移动，
故答案为：从正极流向负极；
）①该反应的平衡常数表达式为：K=(c(CH3OCH3)•c(H2O))/(c2(CH3OH))，将所给浓度带入平衡常数表达式：(0.6×0.6)/(0.442)=1.86＜400，故反应向正反应方向进行，正反应速率大于逆反应速率，
故答案为：＞；
②设达到平衡时甲醚的物质的量浓度为x，
                  2CH₃OH（g）⇌CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）
某时刻浓度（mol•L^-1）：0.44           0.6     0.6
转化浓度（mol•L^-1）：2x            x        x  
平衡浓度（mol•L^-1）：0.44-2x         0.6+x   0.6+x
将各组分浓度带入平衡常数表达式可得：K=((0.6+x)2)/((0.44−2x)2)=400，解得 x=0.2mol/L，
达到平衡时甲醚的浓度为：0.8mol/L，则10min转化的甲醇的物质的量浓度为：c（CH₃OH）=2c（CH₃OCH₃）=1.6mol/L，
所以甲醇的反应速率为v（CH₃OH）=(1.6mol/L)/(10min)=0.16 mol/（L•min），
故答案为：0.16 mol/（L•min）．