甲醇可作为燃料电池的原料．以CH 4 和H 2 O为原料，通过下列反应反应来制备甲醇． 反应I：CH 4 （g）+H

【专家解说】：（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
依据盖斯定律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）反应生成CH 4 （g）与H 2 O（g）的热化学方程式为：CH 3 OH （g）+H 2 （g）=CH 4 （g）+H 2 O（g）△H=-77.0 kJ?mol -1
故答案为：CH 3 OH （g）+H 2 （g）=CH 4 （g）+H 2 O（g）△H=-77.0 kJ?mol -1
（2）将1.0mol CH 4 和2.0mol H 2 O （ g ）通入容积固定为10L的反应室，在一定条件下发生反应I：图象分析可知100°C甲烷转化率为50%，依据化学平衡三段式列式
             CH 4 （g）+H 2 O （g）=CO （g）+3H 2 （g）
起始量（mol） 1.0        2.0      0        0
变化量（mol） 1.0×50%  0.5       0.5      1.5
平衡量（mol） 0.5       1.5       0.5      1.5
①假设100℃时达到平衡所需的时间为5min，则用H 2 表示该反应的平均反应速率= 1.5mol 10L 5min =0.03 mol?L -1 ?min -1
故答案为：0.03 mol?L -1 ?min -1
②100℃时反应I的平衡浓度为c（CH 4 ）=0.05mol/L，c（H 2 O）=0.15mol/L，c（CO）=0.05mol/L，c（H 2 ）=0.15mol/L，
平衡常数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
故答案为：2.25×10 -2   
③CH 4 （g）+H 2 O （g）=CO （g）+3H 2 （g）
A．CO的含量保持不变，说明反应达到平衡，故A正确；
B．容器中CH 4 浓度与CO浓度相等，与消耗量和起始量有关反应不一定达到平衡，故B错误；
C．混合气体质量不变，体积不变，反应过程中密度不变，容器中混合气体的密度保持不变不能说明反应达到平衡，故C错误；
D．反应速率之比等于化学方程式系数之比是正反应速率之比，3V 正 （CH 4 ）=V 正 （H 2 ），若3V 正 （CH 4 ）=V 逆 （H 2 ）说明V 正 （H 2 ）=V 逆 （H 2 ）说明反应达到平衡，故D正确；
故答案为：A D；   
（3）A．该反应为放热反应，温度越低，CO的转化率越大，则T 1 ＜T 2 ＜T 3 ，故A错误；
B．由图可知，a、c两点压强相同，平衡时a点CO转化率更高，该反应为放热反应，温度越低，CO的转化率越大，故温度T 1 ＜T 3 ，温度越高，反应速率越快，故υ（a）＜υ（c）．b、d两点温度相同，压强越大，反应速率越大，b点大于d点压强，则v（b）＞v（d），故B错误；
C．由图可知，a、c两点压强相同，平衡时a点CO转化率更高，该反应为放热反应，故温度T 1 ＜T 3 ，降低温度平衡向正反应方向移动，则K（a）＞K（c），平衡常数只与温度有关，b、d两点温度相同，平衡常数相同，则K（b）=K（d），故C正确；
D．CO转化率的越大，n 总 越小，由M= m n 可知，a点n 总 小，则M（a）＞M（c），M（b）＞M（d），故D错误；
故选C．
（4）甲醇蒸汽重整法．该法中的一个主要反应为CH 3 OH（g）?CO（g）+2H 2 （g），反应△H＞0，反应自发进行需要满足△H-T△S＜0，所以反应自发进行是因为该反应是熵增大的反应；
故答案为：该反应是一个熵增的反应，△S＞0；
（5））①、通电后，将Co 2+ 氧化成Co 3+ ，电解池中阳极失电子发生氧化反应，电极反应为Co 2+ -e - =Co 3+ ；
故答案为：Co 2+ -e - =Co 3+ ；
②、以Co 3+ 做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO 2 而净化，自身被还原为Co 2+ ，结合原子守恒与电荷守恒可知，还原生成H + ，配平书写离子方程式为：6Co 3+ +CH 3 OH+H 2 O=CO 2 ↑+6Co 2+ +6H + ；
故答案为：6Co 3+ +CH 3 OH+H 2 O=CO 2 ↑+6Co 2+ +6H + ．；
③若3图装置中的电源为甲醇-空气-KOH溶液的燃料电池，甲醇在负极失电子发生氧化反应，在碱溶液中生成碳酸盐，则电池负极的电极反应式为CH 3 OH-6e - +8OH - ═CO 3 2- +6H 2 O；
故答案为：CH 3 OH-6e - +8OH - ═CO 3 2- +6H 2 O；