Question

甲醇是重要的化工原料，在日常生活中有著廣泛的應(yīng)用．
（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在以上制備甲醇的兩個反應(yīng)中：反應(yīng)I優(yōu)于反應(yīng)II，原因為______．
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)的數(shù)值：

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

I、在一密閉容器中發(fā)生反應(yīng)Ⅰ并達(dá)到平衡后，保持其他條件不變，對容器升溫，此反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)平衡應(yīng)______移動（填“正向”、“逆向”、“不”）．
II、某溫度下，將1mol CO和4molH₂充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)達(dá)到平衡后，測得c（CO）=0.1mol/L，則CO的轉(zhuǎn)化率為______，此時的溫度______250℃（填“＞”、“＜”、“=”）
（2）已知在常溫常壓下：①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H₁=-Q₁kJ/mol
②2CO （g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-Q₂ kJ/mol③H₂O（g）=H₂O（l）△H₃=-Q₃ kJ/mol
請寫出甲醇發(fā)生不完全燃燒生成一氧化碳和氣態(tài)水的熱化學(xué)反應(yīng)方程式：______
（3）某同學(xué)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，工作一段時間后，測得溶液的pH將______填“升高”、“降低”、“不變”），該燃料電池負(fù)極反應(yīng)的離子方程式為：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）①比較反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ，從反應(yīng)物是否完全轉(zhuǎn)化比較二者的優(yōu)劣；
②根據(jù)溫度升高化學(xué)平衡常數(shù)的變化趨勢判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向；比較初始和平衡是的反應(yīng)物的物質(zhì)的量，計算消耗的CO的物質(zhì)的量計算轉(zhuǎn)化率；計算該平衡的平衡常數(shù)，與表中數(shù)值比較判斷反應(yīng)的溫度；
（2）利用蓋斯定律計算反應(yīng)熱并書寫熱化學(xué)方程式；
（3）寫出燃料電池的電極方程式可判斷溶液PH的變化．
解答：解：（1）反應(yīng)I中反應(yīng)物完全轉(zhuǎn)化，子利用率為100%，符合“原子經(jīng)濟(jì)性”的原則，故答案為：①反應(yīng)I符合“原子經(jīng)濟(jì)性”的原則即原子利用率為100%；
②溫度升高化學(xué)平衡常數(shù)減小，說明生成物減少，反應(yīng)物增多，故反應(yīng)向逆向移動，反應(yīng)放熱；達(dá)到平衡時，反應(yīng)的CO的物質(zhì)的量為：1mol-2L×0.2moL/L=0.8mol，轉(zhuǎn)化率為，此時平衡常數(shù)為k===100（mol/L）^-3，溫度小于250℃，
故答案為：I：逆向；II：80%；＜；
（2）根據(jù)蓋斯定律計算，2×③+×②-×①可得甲醇發(fā)生不完全燃燒生成一氧化碳和氣態(tài)水的熱化學(xué)反應(yīng)方程式
CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（g）△H=（2Q₃+0.5Q₂-0.5Q₁）kJ/mol，
故答案為：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（g）△H=（2Q₃+0.5Q₂-0.5Q₁）kJ/mol；
（3）該燃料電池的正極反應(yīng)為：0₂+4e^-+2H₂O═4OH^-，負(fù)極反應(yīng)為：CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O，總反應(yīng)為：2CH₃OH+30₂+4OH^-═2CO₃^2-+6H₂O，根據(jù)反應(yīng)式可知工作一段時間后，測得溶液的pH將降低，故答案為：降低；CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O．
點評：本題考查較為綜合，涉及綠色化學(xué)、化學(xué)平衡移動即平衡常數(shù)的計算和應(yīng)用、蓋斯定律以及電化學(xué)知識，題目具有一定難度，本題中注意平衡常數(shù)的應(yīng)用和判斷．