Question

【題目】(1)工業(yè)上一般以CO和H2為原料在密閉容器中合成甲醇：CO(g)＋2H2(g) ===CH3OH(g)　ΔH＝－90.8 kJ·mol－1。在容積為1 L的恒容容器中，分別研究在230 ℃、250 ℃和270 ℃三種溫度下合成甲醇的規(guī)律。

如圖是上述三種溫度下H2和CO的起始組成比(起始時(shí)CO的物質(zhì)的量均為1 mol)與CO平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系，則曲線Z對應(yīng)的溫度是__________。

(2)如圖是甲醇燃料電池工作的示意圖，其中A、B、D均為石墨電極，C為銅電極。工作一段時(shí)間后，斷開K，此時(shí)A、B兩極上產(chǎn)生的氣體體積相同。

Ⅰ.甲中負(fù)極的電極反應(yīng)式為__________________________。

Ⅱ.乙中反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________________；A極析出的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為________。

Ⅲ.丙裝置溶液中金屬陽離子的物質(zhì)的量與轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量變化關(guān)系如圖，則圖中②線表示的是________的變化；反應(yīng)結(jié)束后，要使丙裝置中金屬陽離子恰好完全沉淀，需要______ mL 5.0 mol·L－1 NaOH溶液。

Answer 1

【答案】270 ℃ Ⅰ.CH3OH－6e－＋8OH－===＋6H2O 2CuSO4＋2H2O===2Cu＋O2↑＋2H2SO4，2H2O===O2↑＋2H2↑ 2.24 L Fe2＋ 280

【解析】

(1)該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率減小，因此Z為270 ℃。

(2)Ⅰ.甲中燃料為負(fù)極，氧化劑為正極，因此甲醇為負(fù)極，在堿性條件下失去電子變?yōu)樘妓岣�和水，因此�?fù)極的電極反應(yīng)式為CH3OH－6e－＋8OH－= CO32－＋6H2O。

Ⅱ.乙中是先電解硫酸銅溶液，后來再電解水的反應(yīng)，其化學(xué)方程式為2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，2H2OO2↑＋2H2↑；乙中有硫酸銅物質(zhì)的量為0.1mol，A為陽極，生成氧氣，B為陰極，先生成銅單質(zhì)，再生成氫氣，A、B產(chǎn)生的氣體相等，因此根據(jù)電子守恒關(guān)系，A產(chǎn)生了xmol氧氣，4xmol = 0.1mol×2 + 2xmol，解得x = 0.1mol，V = nVm = 0.1mol×22.4Lmol-1=2.24L。

Ⅲ.丙裝置溶液中金屬陽離子的物質(zhì)的量與轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量變化關(guān)系如圖，陽極為銅，銅失去電子變?yōu)殂~離子，因此①為銅離子，陰極為鐵離子得到電子變?yōu)閬嗚F離子，因此③為鐵離子減少，②為亞鐵離子增加圖像，因此圖中②線表示的是Fe2＋的變化；根據(jù)圖像得出銅離子物質(zhì)的量為0.2mol，亞鐵離子物質(zhì)的量為0.5mol，反應(yīng)結(jié)束后，要使丙裝置中金屬陽離子恰好完全沉淀，則需要NaOH物質(zhì)的量為0.2mol×2 + 0.5mol×2 = 1.4mol，則需要5.0 mol·L－1 NaOH溶液。

(1)該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率減小，因此Z為270 ℃，故答案為：270 ℃。

(2)Ⅰ.甲中燃料為負(fù)極，氧化劑為正極，因此甲醇為負(fù)極，在堿性條件下失去電子變?yōu)樘妓岣�和水，因此�?fù)極的電極反應(yīng)式為CH3OH－6e－＋8OH－= CO32－＋6H2O，故答案為：CH3OH－6e－＋8OH－= CO32－＋6H2O。

Ⅱ.乙中是先電解硫酸銅溶液，后來再電解水的反應(yīng)，其化學(xué)方程式為2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，2H2OO2↑＋2H2↑；乙中有硫酸銅物質(zhì)的量為0.1mol，A為陽極，生成氧氣，B為陰極，先生成銅單質(zhì)，再生成氫氣，A、B產(chǎn)生的氣體相等，因此根據(jù)電子守恒關(guān)系，A產(chǎn)生了xmol氧氣，4xmol = 0.1mol×2 + 2xmol，解得x = 0.1mol，V = nVm = 0.1mol×22.4Lmol-1=2.24L，故答案為：2.24L。

Ⅲ.丙裝置溶液中金屬陽離子的物質(zhì)的量與轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量變化關(guān)系如圖，陽極為銅，銅失去電子變?yōu)殂~離子，因此①為銅離子，陰極為鐵離子得到電子變?yōu)閬嗚F離子，因此③為鐵離子減少，②為亞鐵離子增加圖像，因此圖中②線表示的是Fe2＋的變化；根據(jù)圖像得出銅離子物質(zhì)的量為0.2mol，亞鐵離子物質(zhì)的量為0.5mol，反應(yīng)結(jié)束后，要使丙裝置中金屬陽離子恰好完全沉淀，則需要NaOH物質(zhì)的量為0.2mol×2 + 0.5mol×2 = 1.4mol，則需要5.0 mol·L－1 NaOH溶液，故答案為：280。