Question

（12分）工業(yè)上一般可采用如下反應(yīng)來合成甲醇：

CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)   ΔH ＝－a kJ·mol^－1

（1）上圖是該反應(yīng)在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的曲線。

① a __0（填“＞” “＜” “＝”）。

② 下列說法正確的是_          _（填序號）。

a．1 mol CO(g) 和2 mol H₂(g) 所具有的能量小于1 mol CH₃OH(g) 所具有的能量

b．將1 mol CO(g) 和2 mol H₂(g) 置于一密閉容器中充分反應(yīng)后放出a KJ的熱量

c．升高溫度，平衡向逆反應(yīng)移動，上述熱化學(xué)方程式中的a值將減小

d．如將一定量CO(g)  和H₂(g) 置于某密閉容器中充分反應(yīng)后放熱a KJ，則此過程中有1 mol CO(g) 被還原

（2）在一定條件下，科學(xué)家利用從煙道氣中分離出CO₂與太陽能電池電解水產(chǎn)生的H₂合成甲醇，其過程如下圖所示：

① 該合成路線對于環(huán)境保護的價值在于_                                   _。

② 15%～20%的乙醇胺（HOCH₂CH₂NH₂）水溶液具有弱堿性，上述合成線路中用作CO₂

吸收劑。用離子方程式表示乙醇胺水溶液呈弱堿性的原因：

                                                                             。

（3）甲醇燃料電池的工作原理如下左圖所示。該電池工作時，c口通入的物質(zhì)發(fā)生的電極

反應(yīng)式為：_                                                                  _。

（4）以上述電池做電源，用上右圖所示裝置，在實驗室中模擬鋁制品表面“鈍化”處理的過程中，發(fā)現(xiàn)溶液逐漸變渾濁，原因是（用相關(guān)的電極反應(yīng)式和離子方程式表示）：

_                                                                             。

 

Answer 1

【答案】

（1）① >（2分）  ②d（2分）

（2）① 有利于防止溫室效應(yīng)（2分）

② HOCH₂CH₂NH₂ ＋ H₂OHOCH₂CH₂NH₃^＋＋ OH^－（2分）

（3） O₂+4e^－+4H⁺ = 2H₂O（2分）； 

（4） Al－3e^－= Al³⁺（1分）     Al³⁺+3HCO₃^－ = Al(OH)₃↓+3CO₂↑（2分）

     或Al－3e^－+3HCO₃^－ = Al(OH)₃↓+3CO₂↑（2分）

【解析】考查外界條件對平衡的影響以及電化學(xué)的應(yīng)用等。

（1）根據(jù)圖像可知，溫度為T2的曲線先達到平衡狀態(tài)，所以T2大于T1。隨著溫度的升高，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率是降低的，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，所以正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，a大于0；反應(yīng)放熱，說明反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，a不正確。反應(yīng)是可逆反應(yīng)，1 mol CO(g) 和2 mol H₂(g)不可能生成1mol甲醇，所以放出的熱量要小于akJ，b不正確。反應(yīng)熱與物質(zhì)前面的化學(xué)計量數(shù)有關(guān)，與平衡的移動方向無關(guān)，c不正確。所以選項d是正確的。

（2）根據(jù)轉(zhuǎn)化可知生成的CO₂用來合成甲醇，所以有利于可知溫室效應(yīng)；根據(jù)乙酸胺的結(jié)構(gòu)簡式可知，分子中的氨基可以結(jié)合水電離出的氫離子，從而破壞水的電離平衡，使溶液中OH^－濃度大于氫離子濃度，溶液顯堿性。

（3）原電池中負極是失去電子的，甲醇在反應(yīng)中是還原劑失去電子被氧化，因此甲醇在負極通入。根據(jù)燃料電池的結(jié)構(gòu)可判斷氫離子向右側(cè)移動，所以右側(cè)是正極，左側(cè)電極是負極。因此氧氣在右側(cè)通入，所以c處的電極反應(yīng)式為O₂+4e^－+4H⁺ = 2H₂O。

（4）根據(jù)電解池的結(jié)構(gòu)可知，鋁是陽極，失去電子生成鋁離子進入溶液中。由于電解質(zhì)是碳酸氫鈉溶液，所以生成的鋁離子和碳酸氫鈉水解相互促進，從而生成氫氧化鋁沉淀。