Question

【題目】甲醇既可用于基本有機(jī)原料，又可作為燃料用于替代礦物燃料．

（1）以下是工業(yè)上合成甲醇的反應(yīng)：

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

溫度
K

由表中數(shù)據(jù)判斷反應(yīng)I為 ______ 熱反應(yīng)(填“吸”或“放”)．某溫度下，將2molCO和6mol充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)，達(dá)到平衡后，測(cè)得，則CO的轉(zhuǎn)化率為 ______ ，此時(shí)的溫度為 ______(從表中選擇)．

（2）現(xiàn)以甲醇燃料電池，采用電解法來(lái)處理酸性含鉻廢水(主要含有時(shí)，實(shí)驗(yàn)室利用如圖裝置模擬該法：

①N電極的電極反應(yīng)式為 ______ ．

②請(qǐng)完成電解池中轉(zhuǎn)化為的離子反應(yīng)方程式：______ +______ ______ = ______ +____________

（3）處理廢水時(shí)，最后以形式除去，當(dāng)時(shí)，沉淀完全，此時(shí)溶液的______.(已知，,)

Answer 1

【答案】放 80% 250℃ O2+4e-+4H+=2H2O 1；6；14H+；2；6；7H2O 5.6

【解析】

(1)根據(jù)圖表中的數(shù)據(jù)可知，化學(xué)平衡常數(shù)隨溫度的升高而降低，再根據(jù)平衡移動(dòng)原理進(jìn)行解題；根據(jù)三段式進(jìn)行解題即可，化學(xué)平衡常數(shù)等于生成物系數(shù)次方的乘積比上反應(yīng)物系數(shù)次方的乘積；

(2)①由圖可知圖左側(cè)裝置為甲醇燃料電池，氫離子由質(zhì)子交換膜由M電極區(qū)移向N電極區(qū)，則M為負(fù)極、N為正極，負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，甲醇失去電子，生成二氧化碳與氫離子，負(fù)極電極反應(yīng)式為：CH3OH﹣6e﹣+H2O=6H++CO2↑，正極發(fā)生還原反應(yīng)，氧氣獲得電子，與通過(guò)質(zhì)子交換膜的氫離子結(jié)合為水，正極電極反應(yīng)式為：O2+4e-+4H+=2H2O；右側(cè)裝置為電解酸性含鉻廢水裝置，與原電池正極相連的電極為電解池陽(yáng)極，與原電池負(fù)極相連的電極為電解池陰極，據(jù)此解題；

②根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒進(jìn)行配平即可；

(3)根據(jù)題中給出的溶度積Ksp=c（Cr3+）×c3（OH﹣）進(jìn)行計(jì)算；

(1)由表中數(shù)據(jù)可知，隨溫度升高平衡常數(shù)減小，說(shuō)明升高溫度平衡逆向移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故△H＜0，某溫度下，將2molCO和6molH2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（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始濃度（mol）：1 3 0

變化濃度（mol）：0.8 1.6 0.8

平衡濃度（mol）：0.2 1.4 0.8

CO轉(zhuǎn)化率=0.8mol÷1mol×100%=80%，平衡常數(shù)K=c(CH3OH)/[c(CO)c2(H2)]=0.8÷(0.2×1.42)=2.041，故溫度為250℃；

(2)①氫離子由質(zhì)子交換膜由M電極區(qū)移向N電極區(qū)，則M為負(fù)極、N為正極，負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，甲醇失去電子，生成二氧化碳與氫離子，負(fù)極電極反應(yīng)式為：CH3OH﹣6e﹣+H2O=6H++CO2↑，正極發(fā)生還原反應(yīng)，氧氣獲得電子，與通過(guò)質(zhì)子交換膜的氫離子結(jié)合為水，正極電極反應(yīng)式為：O2+4e-+4H+=2H2O，故答案為：O2+4e-+4H+=2H2O；

②電解池溶液里Cr2O72﹣轉(zhuǎn)化為Cr3+，化合價(jià)降低共6價(jià)，左側(cè)Fe電極為陽(yáng)極，Fe失去電子生成Fe2+，酸性條件Fe2+將Cr2O72﹣還原為Cr3+，自身被氧化為Fe3+，化合價(jià)升高共1價(jià)，化合價(jià)升降最小公倍數(shù)為6，則Cr2O72﹣的系數(shù)為1，Fe2+的系數(shù)為6，反應(yīng)離子方程式為：Cr2O72﹣+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，

故答案為：1；6；14H+；2；6；7H2O；

(3)Ksp=c（Cr3+）×c3（OH﹣）=6.4×10-31，c（Cr3+）=1×10-5mol·L﹣1 時(shí)，溶液中c（OH﹣）=4×10-9mol·L﹣1，則c（H+）==2.5×10-6mol·L﹣1，則pH=﹣lg2.5×10-6=5.6。