Question

甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用前景．
（1）工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇：
反應(yīng)Ⅰ：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁
反應(yīng)Ⅱ：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂
①反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)表達(dá)式是

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

．
②下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)Ⅰ在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)（K）．

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

由表中數(shù)據(jù)判斷△H₁

＜

0 （填“＞”、“=”或“＜”）．
③某溫度下，將2mol CO和6mol H₂充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)，達(dá)到平衡后，測(cè)得c（CO）=0.2mol/L，則CO的轉(zhuǎn)化率為

80%

．
（2）已知在常溫常壓下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）
△H₁=-1275.6kJ/mol
②2CO （g）+O₂（g）=2CO₂ （g）△H₂=-566.0kJ/mol
③H₂O（g）=H₂O（l）△H₃=-44.0kJ/mol
寫(xiě)出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式

CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2 H₂O（l）△H=-442.8kJ?mol^-1

．
（3）甲醇、乙醇在發(fā)展燃料電池上有廣泛的應(yīng)用．美國(guó)科學(xué)家研制了一種新型的乙醇電池，它用磺酸類質(zhì)子溶劑，在200℃左右時(shí)供電．電池總反應(yīng)為：C₂H₅OH+3O₂═2CO₂+3H₂O，電池示意圖如右．試寫(xiě)出a極的電極反應(yīng)式：

C₂H₅OH+3H₂O-12e^-=2CO₂+12H⁺

．

Answer 1

分析：（1）①化學(xué)平衡常數(shù)指一定溫度下，可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)各生成濃度的系數(shù)次冪的乘積與各反應(yīng)物濃度的系數(shù)次冪的乘積的比值，據(jù)此書(shū)寫(xiě)；
②由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高平衡常數(shù)越小，說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
③根據(jù)CO的平衡濃度計(jì)算平衡時(shí)CO的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算參加反應(yīng)的CO的物質(zhì)的量，再根據(jù)轉(zhuǎn)化率定義計(jì)算；
（2）根據(jù)蓋斯定律進(jìn)行書(shū)寫(xiě)；
（3）乙醇發(fā)生氧化反應(yīng)，生成二氧化碳，由質(zhì)子交換膜可知，還有氫離子生成．

解答：解：（1））①CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）的平衡常數(shù)表達(dá)式k=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

，
故答案為：

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

；
②由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高平衡常數(shù)越小，說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H₁＜0，
故答案為：＜；
③達(dá)到平衡后，測(cè)得c（CO）=0.2mol/L，則參加反應(yīng)的CO的物質(zhì)的量=2mol-0.2mol/L×2L=1.6mol，故CO轉(zhuǎn)化率=

1.6mol

2mol

×100%=80%，
故答案為：80%；
（2）已知：①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H₁=-1275.6kJ/mol
②2CO （g）+O₂（g）=2CO₂ （g）△H₂=-566.0kJ/mol
③H₂O（g）=H₂O（l）△H₃=-44.0kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，①-②+③×4得2CH₃OH（l）+2O₂（g）=2CO（g）+4 H₂O（l），該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H=-1275.6kJ?mol^-1-（-566.0kJ?mol^-1）+4×（-44.0kJ/mol）=-887kJ?mol^-1
故該反應(yīng)熱化學(xué)方程式為：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2 H₂O（l）△H=-442.8kJ?mol^-1，
故答案為：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2 H₂O（l）△H=-442.8kJ?mol^-1；
（3）燃料電池中，投放燃料的電極是負(fù)極，投放氧化劑的電極是正極，負(fù)極上燃料失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，所以電極反應(yīng)式為C₂H₅OH+3H₂O-12e^-=2CO₂+12H⁺，
故答案為：C₂H₅OH+3H₂O-12e^-=2CO₂+12H⁺．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)平衡計(jì)算、熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)、原電池等，難度中等，（3）中注意根據(jù)原電池結(jié)合判斷由氫離子產(chǎn)生．