Question

【題目】能源短缺是人類社會(huì)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(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）△H1
反應(yīng)II：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H2
①上述反應(yīng)符合“原子經(jīng)濟(jì)”原則的是（填“I”或“Ⅱ”）．
②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△H10 （填“＞”、“=”或“＜”）．
③某溫度下，將2mol CO和6mol H2充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)，達(dá)到平衡后，測得c（CH3OH）=0.8mol/L，則CO的轉(zhuǎn)化率為 ， 此時(shí)的溫度為（從上表中選擇）．
④恒溫、恒容時(shí)，下列情況不能說明反應(yīng)I已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是 ．
a、容器各物質(zhì)的濃度保持不變； b、容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變；
c、υ（CO）消耗═1/2υ（H2）生成 　 d、容器內(nèi)的密度保持不變
（2）25℃、101kPa時(shí)，燃燒16g液體甲醇生成CO2和H2O（l），放出的熱量為363.26kJ，寫出甲醇燃燒的熱化學(xué)方程式： ．
（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)一個(gè)燃料電池電解Na2SO4溶液（圖如下）．請根據(jù)圖示回答下列問題： ①通入甲醇蒸氣的電極應(yīng)為極（填寫“正”或“負(fù)”），該電極上發(fā)生的電極反應(yīng)是（填字母代號）．
a.2CH3OH﹣12e﹣+3O2═2CO2+4H2O
b．CH3 OH﹣6e﹣+8OH﹣═CO32﹣+6H2O
c．O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣
d．O2﹣4e﹣+4H+═2H2O
②寫出電極A的名稱 ． 寫出B電極的電極反應(yīng)式 ．
③當(dāng)堿性甲醇燃料電池消耗3.36L 氧氣時(shí)（折合為標(biāo)準(zhǔn)狀況），理論上電解Na2SO4溶液生成氣體的總物質(zhì)的量是 ．

Answer 1

【答案】
（1）Ⅰ；＜；80%；250℃； d
（2）CH3OH（l）+ O2（g ）═CO2（g ）+2H2O（l）△H1=﹣726.52 kJ/mol
（3）負(fù)； b；陰極；4OH﹣﹣4e﹣═O2↑+2H2O；0.45mol
【解析】解：（1）①“原子經(jīng)濟(jì)”是指在化學(xué)品合成過程中，所用的所有原材料盡可能多的轉(zhuǎn)化到最終產(chǎn)物中，分析反應(yīng)可知，反應(yīng)Ⅰ中原子利用率為100%，符合“原子經(jīng)濟(jì)”，所以答案是：Ⅰ；

②由表數(shù)據(jù)可知，溫度升高，平衡常數(shù)減小，說明平衡逆向進(jìn)行，逆向是吸熱反應(yīng)，正向放熱反應(yīng)，即△H1＜0，所以答案是：＜；

③按反應(yīng)Ⅰ充分反應(yīng)達(dá)到平衡后，測得c（CH3OH）=0.8mol/L，其物質(zhì)的量為1.6mol，則：

	CO （g）+	2H2 （g）	CH3OH （g）
起始（mol）	2	6	0
轉(zhuǎn)化（mol）	1.6	3.2	1.6
平衡（mol）	0.4	2.8	1.6

CO的轉(zhuǎn)化率= ×100%=80%，

此時(shí)的平衡常數(shù)K= = ≈2.041，所以溫度為250℃，

所以答案是：80%；250℃；

④a．容器各物質(zhì)的濃度保持不變，說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故a正確；

b．隨反應(yīng)進(jìn)行，容器內(nèi)氣體物質(zhì)的量進(jìn)行，容器內(nèi)壓強(qiáng)減小，容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變，說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故b正確；

c．由方程式可知υ（CO）生成═ υ（H2）生成，而υ（CO）消耗═ υ（H2）生成，說明υ（CO）生成═υ（CO）消耗，反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)，故c正確；

d．混合氣體總質(zhì)量不變，容器容積始終不變，容器內(nèi)的密度始終保持不變，故d錯(cuò)誤，

故選：d；（2）1mol甲醇燃燒放出的熱量為363.26kJ× =726.52 kJ，熱化學(xué)方程式為：CH3OH（l）+ O2（g ）═CO2（g ）+2H2O（l）△H1=﹣726.52 kJ/mol，

所以答案是：CH3OH（l）+ O2（g ）═CO2（g ）+2H2O（l）△H1=﹣726.52 kJ/mol；（3）①原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)中甲醇發(fā)生氧化反應(yīng)，甲醇蒸氣的電極應(yīng)為負(fù)極，甲醇失去電子，堿性條件下生成碳酸根離子與水，負(fù)極電極反應(yīng)式為：CH3 OH﹣6e﹣+8OH﹣═CO32﹣+6H2O，

所以答案是：負(fù)；b；

②電解池中A連接電源負(fù)極，則A為陰極，B連接電源正極，B為陽極，陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)，氫氧根離子放電生成氧氣與水，陽極電極反應(yīng)式為：；4 OH﹣﹣4 e﹣═O2↑+2H2O，

所以答案是：陰極；4 OH﹣﹣4 e﹣═O2↑+2H2O；

③標(biāo)況下，3.36L 氧氣物質(zhì)的量為 =0.15mol，電解池總反應(yīng)為2H2O 2H2↑+O2↑，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，生成氫氣、氧氣物質(zhì)的量為3×0.15mol=0.45mol，

所以答案是：0.45mol．

【考點(diǎn)精析】掌握化學(xué)平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征和化學(xué)平衡的計(jì)算是解答本題的根本，需要知道化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動(dòng)”即是動(dòng)態(tài)平衡，平衡時(shí)反應(yīng)仍在進(jìn)行；“定”即反應(yīng)混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡；與途徑無關(guān)，外界條件不變，可逆反應(yīng)無論是從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）；反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率=轉(zhuǎn)化濃度÷起始濃度×100%=轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量÷起始物質(zhì)的量×100%；產(chǎn)品的產(chǎn)率=實(shí)際生成產(chǎn)物的物質(zhì)的量÷理論上可得到產(chǎn)物的物質(zhì)的量×100%．