Question

（2013?武清區(qū)三模）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(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”原則的是

I

（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△H₁

＜

0 （填“＞”、“=”或“＜”）．
③某溫度下，將1mol CO和3mol H₂充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)，達(dá)到平衡后，測得c（CO）=0.2mol/L，則H₂的轉(zhuǎn)化率為

40%

（2）已知在常溫常壓下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②CO（g）+1/2O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0kJ/mol
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol
請計算1mol甲醇不完全燃燒生成1mol一氧化碳和液態(tài)水放出的熱量為

442.8kJ

（3）某實驗小組依據(jù)甲醇燃燒的反應(yīng)原理，設(shè)計如圖所示 的電池裝置．
①該電池正極的電極反應(yīng)式為：

O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-

②工作一段時間后，測得溶液的pH

減小

，該電池總反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O

．

Answer 1

分析：（1）①原子經(jīng)濟性反應(yīng)是原料分子中的原子全部轉(zhuǎn)化成所需要的產(chǎn)物，不產(chǎn)生副產(chǎn)物，實現(xiàn)零排放，化合反應(yīng)、加成反應(yīng)和加聚反應(yīng)符合要求；
②升高溫度，可逆反應(yīng)向吸熱反應(yīng)方向移動，根據(jù)平衡常數(shù)與溫度變化關(guān)系確定焓變；
③先求出平衡時氫氣反應(yīng)的物質(zhì)的量，然后根據(jù)轉(zhuǎn)化率=

n(CO)(反應(yīng))

n(CO)(反應(yīng)開始)

×100%；
（2）根據(jù)蓋斯定律，由于已知熱化學(xué)方程式乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)進(jìn)行加減構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式，反應(yīng)熱也乘以相應(yīng)的系數(shù)，進(jìn)行相應(yīng)的計算；
（3）①原電池正極發(fā)生還原反應(yīng)，氧氣在正極放電，堿性條件下生成氫氧根離子；
②該原電池實質(zhì)為甲醇燃燒生成二氧化碳與水，二氧化碳在與氫氧化鉀反應(yīng)生成碳酸鉀與水，溶液的堿性減弱，據(jù)此書寫；

解答：解：（1）反應(yīng)I為化合反應(yīng)，原子利用率為100%，故選：I；
②表中數(shù)據(jù)分析可知隨溫度升高，平衡常數(shù)K減小，說明溫度升高，平衡逆向進(jìn)行，所以正向是放熱反應(yīng)，△H₁＜0，故答案為：＜；
③平衡時一氧化碳的物質(zhì)的量為0.2mol/L×2L=0.4mol，則反應(yīng)的一氧化碳的物質(zhì)的量為：0.6mol，反應(yīng)的一氧化碳的物質(zhì)的量為：1.2mol，轉(zhuǎn)化率=

n(CO)(反應(yīng))

n(CO)(反應(yīng)開始)

×100%=

1.2mol

3mol

×100%=40%，故答案為：40%；
（2）已知：①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566.0kJ/mol
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol
由蓋斯定律，①-②+③×4得2CH₃OH（l）+2O₂（g）=2CO（g）+4H₂O（l），故△H=-1275.6kJ∕mol-（-566.0kJ/mol）+（-44.0kJ/mol）×4=-885.6 kJ∕mol，
故：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8 kJ∕mol，所以1mol甲醇不完全燃燒生成1mol一氧化碳和液態(tài)水放出的熱量為442.8kJ，故答案為：442.8kJ；
（3）①原電池正極發(fā)生還原反應(yīng)，氧氣在正極放電，堿性條件下生成氫氧根離子，電極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
②該原電池實質(zhì)為甲醇燃燒生成二氧化碳與水，二氧化碳在與氫氧化鉀反應(yīng)生成碳酸鉀與水，溶液的堿性減弱，PH減小，該原電池總的反應(yīng)式為：2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+6H₂O，故答案為：減小；2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+6H₂O；

點評：本題考查熱化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫、原電池、氧化還原反應(yīng)的有關(guān)計算等，難度中等．