Question

按要求完成下列各小題．
（1）用CO₂來生產(chǎn)燃料甲醇的反應(yīng)原理：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），某些化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表：

化學(xué)鍵	C-C	C-H	H-H	C-O	C=O	H-O
鍵能/kJ?mol-1	348	413	436	358	750	463

計算反應(yīng)上述反應(yīng)的焓變△H=

 

；寫出上述反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=

 

，若升高溫度，則平衡常數(shù)K

 

（填“增大”或“減小”或“不變”）．該反應(yīng)的△S

 

0（填“＞”或“＜”或“=”），在

 

（填“較高”或“較低”）溫度下有利于該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行．
（2）甲醇對水質(zhì)會造成一定的污染，有一種電化學(xué)法可消除這種污染，其原理是：通電后，將Co²⁺氧化成Co³⁺，然后以Co³⁺做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO₂而凈化．實驗室用如圖裝置模擬上述過程：
①寫出陽極電極反應(yīng)式：

 

②寫出除去甲醇的離子方程式：

 

．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)電源新型電池

專題：化學(xué)平衡專題,電化學(xué)專題

分析：（1）焓變△H=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能；
平衡常數(shù)指一定溫度下，可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時，生成物濃度化學(xué)計量數(shù)次數(shù)冪之積與生成物濃度化學(xué)計量數(shù)次數(shù)冪之積的比值；
根據(jù)焓變判斷升高溫度平衡移動方向，進(jìn)而判斷平衡常數(shù)變化；根據(jù)反應(yīng)前后氣體的計量數(shù)判斷熵變；
（2）①通電后，將Co²⁺氧化成Co³⁺，電解池中陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Co²⁺-e^-=Co³⁺；
②以Co³⁺做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO₂而凈化，自身被還原為Co²⁺，原子守恒與電荷守恒可知，還原生成H⁺，配平書寫為：6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺．

解答： 解：（1）焓變△H=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能，故焓變△H=2×750kJ/mol+3×436kJ/mol-3×413kJ/mol-358kJ/mol-463kJ/mol-2×463kJ/mol=-178kJ/mol；
CO₂（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)

；
正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，平衡常數(shù)減小，該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，所以熵也減小，所以△S＜0，根據(jù)△G=△H-T△S
可知，該反應(yīng)在低溫下有利于自發(fā)進(jìn)行，
故答案為：-178kJ/mol；

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

；減小；＜；較低；
（2）①通電后，將Co²⁺氧化成Co³⁺，電解池中陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Co²⁺-e^-=Co³⁺；
故答案為：Co²⁺-e^-=Co³⁺；
②以Co³⁺做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO₂而凈化，自身被還原為Co²⁺，結(jié)合原子守恒與電荷守恒可知，還原生成H⁺，配平書寫離子方程式為：6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺；
故答案為：6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺．

點評：本題綜合性較強(qiáng)，涉及平衡常數(shù)、反應(yīng)熱計算、電化學(xué)知識等，屬于拼合型題目，對學(xué)生的心理有較高的要求，難度中等．