Question

甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景。

（1）工業(yè)上一般采用兩種方法制備甲醇：

反應(yīng)Ⅰ：CO(g) + 2H₂ (g) CH₃OH (g)  DH₁

反應(yīng)Ⅱ：CO₂(g) + 3H₂(g)   CH₃OH (g)+H₂O(g)  DH₂

① 下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)Ⅰ在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)（K）。

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

由表中數(shù)據(jù)判斷DH₁_______________0（填“<”、“=”或“>”）。

② 某溫度下，將2molCO和6molH₂充入2L密閉容器中充分反應(yīng)，4分鐘后反應(yīng)達(dá)到平衡，測得CO的物質(zhì)的量為0.4mol，則CO的反應(yīng)速率為________________，此時的壓強(qiáng)是反應(yīng)前壓強(qiáng)的___________倍。

（2）反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)表達(dá)式為____________________，為了加快反應(yīng)Ⅱ的反應(yīng)速率，并且提高H₂的轉(zhuǎn)化率，采取的措施是_______________（填寫正確選項(xiàng)的字母）。

a．增大CO₂的濃度           b．增大H₂的濃度

c．增大壓強(qiáng)                 d．加入催化劑

（3）工業(yè)上利用CO與水蒸氣的反應(yīng)，將有毒的CO轉(zhuǎn)化為無毒的CO₂，書寫有關(guān)熱化學(xué)反應(yīng)方程式__________________________________。該反應(yīng)在830K下進(jìn)行時，初始濃度到達(dá)平衡的時間有如下的關(guān)系：

CO的初始濃度(mol/L)	2	4	1	3
H2的初始濃度(mol/L)	3	2	3	3
時間（min）	8	6	12	n

 

則n 為________min。

（4）近年來，科研人員新開發(fā)出一種甲醇和氧氣以強(qiáng)堿溶液為電解質(zhì)溶液的新型手機(jī)電池。該電池中甲醇發(fā)生反應(yīng)的一極為______極、其電極反應(yīng)式為_________________。

（5）用該電池作電源，用惰性電極電解飽和NaCl溶液時，每消耗0.2mol CH₃OH，陰極產(chǎn)生標(biāo)況下氣體的體積為        L。

 

Answer 1

【答案】

（1）①<(1分)；        ② 0.2mol/(L·min) (1分)，       0.6(2分)；

（2）K= c(CH₃OH ) ·c(H₂O) / c(CO₂) ·c³(H₂) (1分)，      a、c(1分)；

（3）CO(g)+ H₂O(g) CO₂(g)+H₂(g)  DH = DH ₁ - DH ₂(2分)、    4(2分)；

（4）負(fù)（1分），      CH₃OH – 6e^- + 8OH^-  = CO₃^2- + 6H₂O（2分）；

（5）13.44(2分)。

【解析】

試題分析：分析題意隨溫度升高，平衡常數(shù)K減小，所以反應(yīng)放熱；

               CO(g) + 2H₂ (g) CH₃OH (g)

初始（mol）：   2      6              0

變化量（mol）：1.6     3.2            1.6

平衡量（mol）：0.4     2.8            1.6

平衡時氣體的總量為0.4+2.8+1.6=4.8mol；為原來的4.8/8=0.6倍，則壓強(qiáng)為原來的0.6倍；（3）由蓋斯定律可知反應(yīng)Ⅰ-Ⅱ，可得反應(yīng)CO(g)+ H₂O(g) CO₂(g)+H₂(g)  DH = DH ₁ - DH ₂，表中

CO的初始濃度(mol/L)	2	4	1	3
H2的初始濃度(mol/L)	3	2	3	3
時間（min）	8	6	12	n

 

H₂的初始濃度相同，CO的濃度為2：1時，所用時間為2：3，則當(dāng)CO的濃度為2：3時，所用時間為2：1，則n=4；（4）負(fù)      CH₃OH – 6e^- + 8OH^-  = CO₃^2- + 6H₂O；（5）每消耗0.2mol CH₃OH，轉(zhuǎn)移的電子為1.2mol，電解池的陰極反應(yīng)為2H⁺+2e^-=H₂↑所以產(chǎn)生的氣體為0.6mol，標(biāo)況下的體積為13.44L.

考點(diǎn)：化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡常數(shù)、原電池原理、電解原理。