Question

甲醇又稱(chēng)“木精”，是重要的溶劑和基本有機(jī)原料．工業(yè)上常以CO和H₂為原料合成甲醇．
（1）已知每1g液態(tài)甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水時(shí)放出13.8kJ熱量，寫(xiě)出甲醇不完全燃燒的熱化學(xué)方程式：

 

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（2）工業(yè)上常利用反應(yīng)：CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H＜0合成甲醇，其在230～270℃下反應(yīng)最為有利．為研究合成氣最合適的起始組成比，在230℃、250℃和270℃進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖所示，則230℃時(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果所對(duì)應(yīng)的曲線是

 

（填字母，下同）；該溫度下工業(yè)生產(chǎn)適宜采用的合成氣組成n（H₂）：n（CO）的比值范圍是

 

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A.1～1.5B.2.5～3C.3.5～4.5

（3）制甲醇所需要的氫氣，可用下列反應(yīng)制取：HO₂（g）+CO（g）?H₂（g）+CO₂（g）△H＜0
150℃時(shí)，在容積為2L的恒溫恒容密閉容器中充入1mol CO和2molH₂O（g），反應(yīng)達(dá)到平衡后測(cè)得H₂的體積分?jǐn)?shù)為25%．
①平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為

 

．
②150℃下，若起始時(shí)充入2molCO和4molH₂O（g），反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)CO₂的體積分?jǐn)?shù)為

 

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（4）某研究小組設(shè)計(jì)了如圖所示的原電池裝置，向?qū)Ч苤型ㄈ胛镔|(zhì)的量之比為1：1的CO和H₂混合氣體（CO和H₂同時(shí)放電）．
①電池工作一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液的pH

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
②電池工作一段時(shí)間后，測(cè)得電解質(zhì)溶液增重6.2g（不考慮未反應(yīng)氣體的溶解），則負(fù)極參加反應(yīng)的氣體質(zhì)量為

 

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Answer 1

分析：（1）根據(jù)熱化學(xué)方程式的含義和書(shū)寫(xiě)方法來(lái)回答；
（2）依據(jù)反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越高，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越小來(lái)回答，反應(yīng)的配比依據(jù)合成氨的工業(yè)制備原理類(lèi)推；
（3）根據(jù)三行式計(jì)算化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率，根據(jù)等效平衡判斷物質(zhì)的體積百分含量；
（4）①根據(jù)燃料電池的工作原理：總反應(yīng)是燃料燃燒的化學(xué)反應(yīng)，根據(jù)產(chǎn)物判斷電解質(zhì)的pH變化；
②根據(jù)電極反應(yīng)產(chǎn)物以及電解質(zhì)溶液增加的是水和二氧化碳來(lái)計(jì)算負(fù)極參加反應(yīng)的氣體質(zhì)量．

解答：解：（1）每1g液態(tài)甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水時(shí)放出13.8kJ熱量，所以1mol即32g甲醇燃燒放出的熱量是441.6kJ，即CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l），△H=-441.6kJ/mol，故答案為：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l），△H=-441.6kJ/mol；
（2）工業(yè)上用反應(yīng)④低壓合成甲醇，在230℃～270℃最為有利．為研究合成氣最合適的起始組成比，分別在230℃、250℃和270℃進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖．合成甲醇是放熱反應(yīng)，溫度越低轉(zhuǎn)化率越大，結(jié)合圖象可知，230℃的實(shí)驗(yàn)結(jié)果所對(duì)應(yīng)的曲線是 X，；工業(yè)生產(chǎn)適宜采用的合成氣組成比n（H₂）：n（CO）的范圍應(yīng)反應(yīng)中 一氧化碳的轉(zhuǎn)化率大，提高氫氣的量會(huì)提高一氧化碳的轉(zhuǎn)化率，所以n（H₂）：n（CO）＞2：1，選項(xiàng)中氫氣量過(guò)量多消耗原料，故選B．
故答案為：X，B；
（3）①設(shè)一氧化碳的變化量是x
             H₂O（g）+CO（g）?H₂（g）+CO₂（g）
初始物質(zhì)的量：2        1       0       0
變化物質(zhì)的量：x         x      x       x
平衡物質(zhì)的量：2-x      1-x      x       x
即

x

(2-x)+(1-x)+2x

=25%，解得x=0.75mol，所以一氧化碳的轉(zhuǎn)化率為：

0.75mol

1mol

×100%=75%，故答案為：75%；
  ②根據(jù)①計(jì)算平衡時(shí)二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)是25%，若起始時(shí)充入2molCO和4molH₂O（g），反應(yīng)達(dá)到平衡和①是等效的，所以二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)是相等的，故答案為：25%；
（4）①據(jù)燃料電池的工作原理，該原電池的總反應(yīng)是燃料一氧化碳和氫氣燃燒的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)物二氧化碳會(huì)和氫氧化鉀反應(yīng)，消耗氫氧根，所以pH減小，故答案為：減��；
 ②電解質(zhì)溶液增重6.2g是增加的水和二氧化碳的質(zhì)量，即二氧化碳和水的總物質(zhì)的量是0.1mol，根據(jù)碳元素和氫元素守恒，所以參加反應(yīng)的一氧化碳和氫氣總共是0.1mol，質(zhì)量是3.0g，故答案為：3.0g．

點(diǎn)評(píng)：本題涉及熱化學(xué)、電化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)速率和平衡的有關(guān)知識(shí)，屬于綜合知識(shí)的考查題，綜合性強(qiáng)，難度大．