Question

2009年10月1日，我國成功舉辦國慶六十年閱兵活動。其中閱兵儀式上9輛電動車與混合動力車等新能源車輛的亮相，展示了綜合國力、國防科技發(fā)展水平。同時也說明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)              ΔH₁

     反應Ⅱ： CO₂(g) ＋ 3H₂(g)   CH₃OH(g)  +  H₂O(g)    ΔH₂

① 上述反應符合“原子經濟”原則的是   _____（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）。

② 下表所列數據是反應Ⅰ在不同溫度下的化學平衡常數（K）。

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

由表中數據判斷ΔH₁       0 （填“＞”、“＝”或“＜”）。     

③ 某溫度下，將2 mol CO和6 mol H₂充入2L的密閉容器中，充分反應，達到平衡后，測得c(CO)＝ 0.2 mol／L，則CO的轉化率為        ，此時的溫度為        （從上表中選擇）。

（2）已知在常溫常壓下：

① 2CH₃OH(l) ＋ 3O₂(g) ＝ 2CO₂(g) ＋ 4H₂O(g)  ΔH₁ ＝ －1275.6 kJ／mol

② 2CO (g)+ O₂(g) ＝ 2CO₂(g)  ΔH₂ ＝ －566.0 kJ／mol

③ H₂O(g) ＝ H₂O(l)   ΔH₃ ＝ －44.0 kJ／mol

寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式：                                  

（3）某實驗小組依據甲醇燃燒的反應原理，

①設計如右圖所示的電池裝置。該電池正極的電極反應為

                           。

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

                                                      。

Answer 1

（1）① I    ② ＜   ③ 80%    250℃  

（2） CH₃OH(l)+ O₂(g) ＝ CO(g) + 2H₂O(l)   ΔH＝﹣442.8 kJ∕mol

（3）① O₂ + 2H₂O + 4e^- =  4OH^-        

② 2CH₃OH + 3O₂ + 4OH^- = 2CO₃^2- + 6H₂O       

解析:

（1）①反應Ⅰ的產物只有甲醇，而反應Ⅱ的產物有兩種，故反應Ⅰ符合“原子經濟”原則；②觀察圖表數據可得，升溫時，K值變小，說明該反應的正反應為放熱反應，即ΔH₁＜0；③CO的轉化率=[2 mol- 0.2 mol／L×2L]/2mol×100%= 80%；此時的化學平衡常數為K= c(CH₃OH)/ c(CO)× c²(H₂)=0.8 mol.L^-1/0.2 mol.L^-1×(1.4 mol.L^-1)²=2.041，故此時的溫度為250℃。

（2）將三個熱化學方程式進行變形：①+[-②]+4×③，可得甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式，即CH₃OH(l)+ O₂(g) ＝ CO(g) + 2H₂O(l)，ΔH=ΔH₁+[-ΔH₂ ]+4ΔH₃=﹣442.8 kJ∕mol

（3）②先寫出甲醇燃燒的反應式為2CH₃OH + 3O₂ = 2CO₂ + 4H₂O 、2CO₂  + 4KOH=2K₂CO₃ + 2H₂O，將以上兩式進行合并，可得該電池的總反應式為 2CH₃OH + 3O₂ + 4OH^- = 2CO₃^2- + 6H₂O 。