Question

【題目】甲醇是結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單的飽和一元醇，又稱“木醇”或“木精”。甲醇是一碳化學(xué)基礎(chǔ)的原料和優(yōu)質(zhì)的燃料，主要應(yīng)用于精細(xì)化工、塑料、能源等領(lǐng)域。已知甲醇制備的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)如下：

反應(yīng)①：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) △H1＝－90.77kJ/mol

反應(yīng)②：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) △H2

反應(yīng)③：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) △H3＝－49.58kJ/mol

（1）反應(yīng)②的△H2＝__________________

（2）若500℃時(shí)三個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)依次為K1、K2與K3，已知500℃時(shí)K1、K2的值分別為2.5、1.0，并測(cè)得該溫度下反應(yīng)③在某時(shí)刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的濃度(mol/L)分別為0.8、0.1、0.3、0.15，則此時(shí)V正________V逆(填“＞”、“＝”或“＜”)

（3）在3L容積可變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)②，c(CO)隨反應(yīng)時(shí)間t變化如圖中曲線I所示。若在t0時(shí)刻分別改變一個(gè)條件，曲線I變?yōu)榍�線II和曲線III。當(dāng)曲線I變?yōu)榍�線II時(shí)，改變的條件是 。當(dāng)通過(guò)改變壓強(qiáng)使曲線I變?yōu)榍�線III時(shí)，曲線III達(dá)到平衡時(shí)容器的體積為_(kāi)____________。

（4）甲醇燃料電池可能成為未來(lái)便攜電子產(chǎn)品應(yīng)用的主流。某種甲醇燃料電池工作原理如圖所示，則通入a氣體的電極電極反應(yīng)式為 。

（5）一定條件下甲醇與一氧化碳反應(yīng)可以合成乙酸。常溫條件下，將a mol/L的CH3COOH與b mol/LBa(OH)2溶液等體積混合，反應(yīng)平衡時(shí)，2c(Ba2＋)＝c(CH3COO－)，用含a和b的代數(shù)式表示該混合溶液中醋酸的電離常數(shù)為_(kāi)_______________。

Answer 1

【答案】（1）+41.19 kJmol—1；（2）＞；

（3）加入催化劑，2L；（4）CH3OH—6e－+H2O=CO2+6H+；

（5）2b×10－7/(a－2b)

【解析】

試題分析：（1）CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) △H1＝－90.77kJ/mol ①，

CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) △H2 ②，

CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) △H3＝－49.58kJ/mol ③，

②=③－①得反應(yīng)②的△H2＝+41.19 kJ·mol－1;

（2）根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的定義，K1=c(CH3OH)/c(CO)c2(H2)、K2=c(CO)c(H2O)/c(CO2)c(H2)、K3= c(CH3OH) c(H2O)/ c(CO2)c3(H2)，則K3＝K1×K2，500℃時(shí)K1、K2的值分別為2.5、1.0，則K3= K1×K2=2.5，該溫度下反應(yīng)③在某時(shí)刻，Q= c(CH3OH) c(H2O)/ c(CO2)c3(H2)=（0.3×0.15）/（0.83×0.1）=0.9＜K3，反應(yīng)正向進(jìn)行，則此時(shí)V正＞V逆；

（3）分析圖像知t0時(shí)刻改變一個(gè)條件，曲線I變?yōu)榍�線II，一氧化碳的平衡濃度沒(méi)有變化而達(dá)平衡的時(shí)間縮短，改變的條件是加入催化劑；反應(yīng)②為反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變的反應(yīng)，改變壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)，曲線I變?yōu)榍�線III時(shí)，一氧化碳的濃度由0.3mol/L變?yōu)?.45mol/L，容器的體積由3L變?yōu)?L；

（4）此裝置為原電池裝置，根據(jù)外電路電子流向判斷左側(cè)電極為電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，即甲醇被氧化為二氧化碳，結(jié)合碳元素的化合價(jià)變化確定失電子數(shù)目，根據(jù)原子守恒和電荷守恒配平，電極反應(yīng)式為CH3OH—6e－+H2O=CO2+6H+；

（5）常溫條件下，將a mol/L的CH3COOH與b mol/L Ba(OH)2溶液等體積混合，根據(jù)溶液呈現(xiàn)電中性：2c(Ba2＋)+c(H+)＝c(CH3COO－)+c(OH—)，又2c(Ba2＋)＝c(CH3COO－)= b mol/L，則溶液呈現(xiàn)中性，即c(H+)=c(OH—)=1×10-7mol/L，根據(jù)醋酸與氫氧化鋇溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式確定混合液中c(CH3COOH)=（a-2b）/2mol/L，該混合溶液中醋酸的電離常數(shù)為c(CH3COO－)×c(H+)/ c(CH3COOH)= 2b×10－7/(a－2b)。