Question

6．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)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇：
反應(yīng)Ⅰ：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H ₁
反應(yīng)Ⅱ：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H ₂
①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△H_1＜0 （填“＞”、“=”或“＜”）．
②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的轉(zhuǎn)化率為80%，此時(shí)的溫度為250℃（從上表中選擇）．
（2）已知在常溫常壓下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H₁=-1275.6kJ/mol
②2CO （g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566.0kJ/mol
③H₂O（g）=H₂O（l）△H₃=-44.0kJ/mol
寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2 H₂O（l）△H=-442.8kJ•mol^-1
（3）某實(shí)驗(yàn)小組依據(jù)甲醇燃燒的反應(yīng)原理，設(shè)計(jì)如圖所示的電池裝置：
①該電池正極的電極反應(yīng)為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-
②該電池總反應(yīng)的離子方程式為2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O
③工作一段時(shí)間后，測(cè)得溶液的pH減�。ㄌ睢霸龃蟆�、“減小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）①由表格數(shù)據(jù)可知，溫度越高，K越小，則升高溫度平衡逆向移動(dòng)；
②2molCO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）
開始   1            3                0
轉(zhuǎn)化  0.8         1.6              0.8
平衡 0.2          1.4              0.8
轉(zhuǎn)化率=$\frac{轉(zhuǎn)化的量}{開始的量}$×100%、K=$\frac{0.8}{0.2×1．{4}^{2}}$=2.041；
（2）①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H₁=-1275.6kJ/mol
②2CO （g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566.0kJ/mol
③H₂O（g）=H₂O（l）△H₃=-44.0kJ/mol
結(jié)合蓋斯定律可知，（①-②+③×4）×$\frac{1}{2}$得到CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2 H₂O（l）；
（3）由圖可知，甲醇在負(fù)極上失去電子生成碳酸根離子，氧氣在正極上得到電子生成氫氧根離子，電池反應(yīng)消耗KOH，以此來解答．

解答 解：（1）①由表格數(shù)據(jù)可知，溫度越高，K越小，則升高溫度平衡逆向移動(dòng)，可知正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則△H₁＜0，故答案為：＜；
②2molCO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）
開始   1            3                0
轉(zhuǎn)化  0.8         1.6              0.8
平衡 0.2          1.4              0.8
CO的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.8}{1}$×100%=80%，
K=$\frac{0.8}{0.2×1．{4}^{2}}$=2.041，結(jié)合表格數(shù)據(jù)可知溫度為250℃，
故答案為：80%；250℃；
（2）①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H₁=-1275.6kJ/mol
②2CO （g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566.0kJ/mol
③H₂O（g）=H₂O（l）△H₃=-44.0kJ/mol
結(jié)合蓋斯定律可知，（①-②+③×4）×$\frac{1}{2}$得到CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2 H₂O（l），△H=[（-1275.6kJ/mol）-（-566.0kJ/mol）+（-44.0kJ/mol）×4]×$\frac{1}{2}$=-442.8kJ•mol^-1，即甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為，
故答案為：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2 H₂O（l）△H=-442.8kJ•mol^-1；
（3）①氧氣在正極上得到電子生成氫氧根離子，該電池正極的電極反應(yīng)為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
②該電池總反應(yīng)的離子方程式為2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O，故答案為：2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O；
③工作一段時(shí)間后，電池反應(yīng)消耗KOH，測(cè)得溶液的pH 減小，故答案為：減小．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡的計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，把握化學(xué)平衡三段法、K及轉(zhuǎn)化率的計(jì)算、蓋斯定律應(yīng)用及原電池為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與計(jì)算能力的考查，綜合性較強(qiáng)，題目難度不大．