Question

（2013?武清區(qū)三模）能源短缺是人類社會面臨的重大問題．甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應用前景．
（1）工業(yè)上一般采用下列兩種反應合成甲醇：
反應I：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁
反應II：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂
①上述反應符合“原子經濟”原則的是

I

（填“I”或“Ⅱ”）．
②下表所列數(shù)據是反應I在不同溫度下的化學平衡常數(shù)（K）．

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

由表中數(shù)據判斷△H₁

＜

0 （填“＞”、“=”或“＜”）．
③某溫度下，將1mol CO和3mol H₂充入2L的密閉容器中，充分反應，達到平衡后，測得c（CO）=0.2mol/L，則H₂的轉化率為

40%

（2）已知在常溫常壓下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②CO（g）+1/2O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0kJ/mol
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol
請計算1mol甲醇不完全燃燒生成1mol一氧化碳和液態(tài)水放出的熱量為

442.8kJ

（3）某實驗小組依據甲醇燃燒的反應原理，設計如圖所示 的電池裝置．
①該電池正極的電極反應式為：

O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-

②工作一段時間后，測得溶液的pH

減小

，該電池總反應的化學方程式為：

2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O

．

Answer 1

分析：（1）①原子經濟性反應是原料分子中的原子全部轉化成所需要的產物，不產生副產物，實現(xiàn)零排放，化合反應、加成反應和加聚反應符合要求；
②升高溫度，可逆反應向吸熱反應方向移動，根據平衡常數(shù)與溫度變化關系確定焓變；
③先求出平衡時氫氣反應的物質的量，然后根據轉化率=

n(CO)(反應)

n(CO)(反應開始)

×100%；
（2）根據蓋斯定律，由于已知熱化學方程式乘以適當?shù)南禂?shù)進行加減構造目標熱化學方程式，反應熱也乘以相應的系數(shù)，進行相應的計算；
（3）①原電池正極發(fā)生還原反應，氧氣在正極放電，堿性條件下生成氫氧根離子；
②該原電池實質為甲醇燃燒生成二氧化碳與水，二氧化碳在與氫氧化鉀反應生成碳酸鉀與水，溶液的堿性減弱，據此書寫；

解答：解：（1）反應I為化合反應，原子利用率為100%，故選：I；
②表中數(shù)據分析可知隨溫度升高，平衡常數(shù)K減小，說明溫度升高，平衡逆向進行，所以正向是放熱反應，△H₁＜0，故答案為：＜；
③平衡時一氧化碳的物質的量為0.2mol/L×2L=0.4mol，則反應的一氧化碳的物質的量為：0.6mol，反應的一氧化碳的物質的量為：1.2mol，轉化率=

n(CO)(反應)

n(CO)(反應開始)

×100%=

1.2mol

3mol

×100%=40%，故答案為：40%；
（2）已知：①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566.0kJ/mol
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol
由蓋斯定律，①-②+③×4得2CH₃OH（l）+2O₂（g）=2CO（g）+4H₂O（l），故△H=-1275.6kJ∕mol-（-566.0kJ/mol）+（-44.0kJ/mol）×4=-885.6 kJ∕mol，
故：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8 kJ∕mol，所以1mol甲醇不完全燃燒生成1mol一氧化碳和液態(tài)水放出的熱量為442.8kJ，故答案為：442.8kJ；
（3）①原電池正極發(fā)生還原反應，氧氣在正極放電，堿性條件下生成氫氧根離子，電極反應式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
②該原電池實質為甲醇燃燒生成二氧化碳與水，二氧化碳在與氫氧化鉀反應生成碳酸鉀與水，溶液的堿性減弱，PH減小，該原電池總的反應式為：2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+6H₂O，故答案為：減��；2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+6H₂O；

點評：本題考查熱化學反應方程式的書寫、原電池、氧化還原反應的有關計算等，難度中等．