Question

(12分) 甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(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)  ΔH₁

反應(yīng)II： CO₂(g) ＋ 3H₂(g) CH₃OH(g)  +  H₂O(g)  ΔH₂

①上述反應(yīng)符合“原子經(jīng)濟(jì)”原則的是      （填“I”或“Ⅱ”）。

②已知反應(yīng)Ⅰ的能量變化如圖所示： 由表中數(shù)據(jù)判斷   ΔH₁       0 （填“＞”、“＝”或“＜”）。

③某溫度下，將2 mol CO和6 mol 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)＝ 0.2 mol／L，     則CO的轉(zhuǎn)化率為          

（2）已知在常溫常壓下：

① 2CH₃OH(l) ＋ 3O₂(g) ＝ 2CO₂(g) ＋ 4H₂O(g)   ΔH ＝ －1275.6 kJ／mol

② 2CO (g)+ O₂(g) ＝ 2CO₂(g)   ΔH ＝ －566.0 kJ／mol

③ H₂O(g) ＝ H₂O(l)   ΔH ＝ －44.0 kJ／mol

請(qǐng)計(jì)算1 mol甲醇不完全燃燒生成1 mol一氧化碳和液態(tài)水放出的熱量為________

（3）某實(shí)驗(yàn)小組依據(jù)甲醇燃燒的反應(yīng)原理，設(shè)計(jì)如右圖所示的電池裝置。

①該電池正極的電極反應(yīng)為____________

②工作一段時(shí)間后，測(cè)得溶液的pH減小，該電池總反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________.

 

Answer 1

【答案】

（1）①1     ②＜   ③80%   （2）442.8KJ

（3）①O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-         ②2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O

【解析】（1）①根據(jù)方程式可知，反應(yīng)I中反應(yīng)物全部轉(zhuǎn)化為甲醇，符合“原子經(jīng)濟(jì)”原則。

②根據(jù)圖像可知，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，所以反應(yīng)是放熱反應(yīng)，則ΔH₁＜0。

③反應(yīng)前CO的濃度是1mol/L，所以消耗的CO是1mol/L－0.2mol/L＝0.8mol/L，所以其轉(zhuǎn)化率是80％。

（2）考查反應(yīng)熱的有關(guān)計(jì)算。根據(jù)蓋斯定律可知，（①－②＋③×4）÷2即得到CH₃OH(l) ＋ O₂(g) ＝ CO₂(g) ＋ 2H₂O(l)，所以反應(yīng)熱是△H＝（－1275.6 kJ／mol＋566.0 kJ／mol－44.0 kJ／mol×4）÷2＝－442.8kJ／mol，所以1 mol甲醇不完全燃燒生成1 mol一氧化碳和液態(tài)水放出的熱量為442.8kJ。

（3）①原電池中正極得到電子，所以氧氣在正極通入。由于電解質(zhì)是氫氧化鉀溶液，所以正極反應(yīng)式是O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-。

②由于負(fù)極是甲醇失去電子，生成碳酸鉀和水，所以總反應(yīng)式是2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O。