Question

(16分)化學(xué)反應(yīng)的能量變化、速率、限度是化學(xué)研究的重要內(nèi)容。
（1）有關(guān)研究需要得到C₃H₈(g) = 3C(石墨,s) + 4H₂(g)的ΔH，但測定實(shí)驗(yàn)難進(jìn)行。設(shè)計(jì)下圖可計(jì)算得到：
①ΔH      0（填>、<或=）
②ΔH =                      
（用圖中其它反應(yīng)的反應(yīng)熱表示）

（2）甲酸、甲醇、甲酸甲酯是重要化工原料。它們的一些性質(zhì)如下：

物質(zhì)	HCOOH	CH3OH	HCOOCH3
主要 性質(zhì)	無色液體，與水互溶 K(HCOOH)>K(CH3COOH)	無色液體，與水互溶	無色液體，在水中溶解度小，與醇互溶

工業(yè)制備甲酸原理：HCOOCH₃(l) + H₂O(l)  HCOOH(l) + CH₃OH(l)，反應(yīng)吸熱，但焓變的值很小。常溫常壓下，水解反應(yīng)速率和平衡常數(shù)都較小。
①工業(yè)生產(chǎn)中，反應(yīng)起始，在甲酸甲酯和水的混合物中加入少量甲酸和甲醇，從反應(yīng)速率和限度的角度分析所加甲酸和甲醇對甲酸甲酯水解的影響。
甲醇：                                               。
甲酸：                                               。
某小組通過試驗(yàn)研究反應(yīng)HCOOCH₃轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的趨勢，在溫度T₁下，采用酯水比為1:2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測得平衡是HCOOCH₃的轉(zhuǎn)化率為25%。
②預(yù)測HCOOCH₃轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化趨勢并畫圖表示。

③該反應(yīng)在溫度T₁下的平衡常數(shù)K=          。
（保留兩位有效數(shù)字）
（3）HCOOH成為質(zhì)子膜燃料電池的燃料有很好的發(fā)展前景。
寫出該燃料電池的電極反應(yīng)式：
                                          。

Answer 1

（1）①　> (2分)　　　②ΔH₁－ΔH₂－ΔH₃  (2分)
（2）①甲醇：是很好的溶劑，能與水和HCOOCH₃，增大反應(yīng)         接觸面積，加快反應(yīng)速率；同時(shí)，甲醇也是生成物，生物濃度增   加，不利于平衡右移；(2分)
甲酸：甲酸能電離出H⁺作催化劑能加快反應(yīng)速率，同時(shí)，甲    酸也是生成物，生成物濃度增加，不利于平衡右移。(2分)
② 如下圖 (2分)

③0.048    (2分)
（3）（+）O₂ + 4e- + 4H⁺ = 2H₂O   (2分)   (-) 2HCOOH - 4e- = 2CO₂ ↑+ 4H⁺  (2分)

解析試題分析：（1）①圖中的能量高低可知ΔH　>0　　�、谟蓤D中可知，放出的總能量為∣ΔH₂+ΔH₃∣，而吸收的總為，∣ΔH₁∣=∣ΔH₂+ΔH₃∣-∣ΔH∣，
可得ΔH=ΔH₁－ΔH₂－ΔH₃
(2) ①審清題意里的“從反應(yīng)速率和限度的角度分析”抓住影響化學(xué)反應(yīng)速率和限度的相關(guān)知識，答“限度”的時(shí)候，要注意改變條件是什么，對平衡的影響是向正還是向逆，結(jié)果又是什么？
② 這個(gè)反應(yīng)應(yīng)該是先甲酸的濃度比較小，反應(yīng)較慢，而后甲酸的濃度增加，反應(yīng)速率加快，但甲酸又是生成物，它的濃度的增加又會抑制反應(yīng)向右進(jìn)行,所以畫圖的時(shí)候要表現(xiàn)出來。
③由酯水比為1:2可知，可設(shè)HCOOCH₃的濃度為a mol/L ，H₂O濃度為 2a mol/L
HCOOCH₃(l) +  H₂O(l)   HCOOH(l)   +   CH₃OH(l)
起始    a mol/L      2a mol/L        0               0
變化    0.25a mol/L  0.25a mol/L    0.25a mol/L    0.25a mol/L
平衡   0.75a mol/L   1.75a mol/L    0.25a mol/L    0.25a mol/L
K =" c(HCOOH)" ×c(CH₃OH) / c(HCOOCH₃)×c(H₂O)
="0.25a" mol/L ×0.25a mol/L÷0.75a mol/L ÷1.75a mol/L≈0.048
（3）此題關(guān)鍵字“質(zhì)子膜”也就是酸性的電解質(zhì)溶液，書寫電極反應(yīng)式的時(shí)候要運(yùn)用氧化還原反應(yīng)的特點(diǎn)去寫就可以了。
考點(diǎn)：熱化學(xué)中的反應(yīng)熱的計(jì)算；酯的水解及催化劑等對化學(xué)反應(yīng)速率及限度的影響；化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算；電化學(xué)中原電池的電極反應(yīng)式的書寫。