Question

甲醇是一種具有廣泛應(yīng)用前景的物質(zhì)．回答下列與甲醇相關(guān)的問(wèn)題．
（1）甲醇分子的結(jié)構(gòu)式為

 

．
（2）工業(yè)上可以用CO和H₂制備CH₃OH．反應(yīng)原理為CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=-86.6kJ?mol^-l．
①達(dá)到平衡后，若改變某個(gè)條件使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則下列說(shuō)法中正確的有

 

（填字母）
A．反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率一定增大       
B．正反應(yīng)速率一定大于逆反應(yīng)速率
C．生成物的體積分?jǐn)?shù)一定增加     
D．反應(yīng)物的濃度一定降低
E．平衡常數(shù)K有可能不變         
F．容器中混合氣體平均摩爾質(zhì)量一定不變
②若在一恒溫、體積可變的密閉容器中，以物質(zhì)的量之比1：2加入CO和H₂，t₁時(shí)刻達(dá)平衡后，在t₂時(shí)刻改變某一條件，其反應(yīng)過(guò)程如圖1所示．則t₂時(shí)刻改變的條件可能為

 

．
（3）甲醇可做燃料電池，用以電解某M混合溶液．如圖2所示：
①Y電極為

 

極（填正或“負(fù)”或“陰”或“陽(yáng)”），X電極的電極方程式為

 

．
②若M溶液為200 mL，由如下離子構(gòu)成：

離子	Cu2+	H+	Cl-	SO42-
c/mol?L-1	0.5	2	2	0.5

電解一段時(shí)間后，當(dāng)兩極收集到相同體積（同種條件）的氣體時(shí)停止電解．則陽(yáng)極上收集到的氧氣的質(zhì)量為

 

g．此時(shí)，負(fù)極區(qū)中n（H⁺）的變化量為

 

mol．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)電源新型電池

專(zhuān)題：

分析：（1）甲醇相當(dāng)于甲烷中的一個(gè)H原子被羥基取代，據(jù)此書(shū)寫(xiě)即可；
（2）①依據(jù)反應(yīng)：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=-86.6kJ?mol^-1分析即可；
②結(jié)合圖象分析改變條件的一瞬間各物理量的變化分析；
（3）①燃料電池中，通入燃料的電極是負(fù)極，通入氧氣的電極是正極，由于圖中氫離子移向b，故b為正極，據(jù)此解答即可；②依據(jù)各種離子的放電順序以及氧化還原反應(yīng)原理中得失電子守恒解答．

解答： 解：（1）甲醇是甲烷中的1個(gè)H被羥基取代后的產(chǎn)物，結(jié)構(gòu)式為：，故答案為：；
（2）①CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=-86.6kJ?mol^-l，改變某個(gè)條件使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，
A．若加入CO，那么H₂的轉(zhuǎn)化率增大，但是CO的轉(zhuǎn)化率減小，若加入H₂，那么CO的轉(zhuǎn)化率增大，但是H₂的轉(zhuǎn)化率減小，故A錯(cuò)誤；      
B．平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，即正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，故B正確；
C．若移出甲醇，平衡右移，那么甲醇的體積分?jǐn)?shù)減小，故C錯(cuò)誤；    
D．若加入CO，則CO的濃度一定增大，故D錯(cuò)誤；
E．平衡常數(shù)K只與溫度有關(guān)，若溫度不變，K則不變，故E正確；         
F．該反應(yīng)是氣體體積改變的反應(yīng)，則平衡移動(dòng)，容器中混合氣體平均摩爾質(zhì)量一定改變，故F錯(cuò)誤，
故選BE；
②由圖2可知：改變條件的一瞬間，逆反應(yīng)速率增大，且平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，因此增加甲醇的量，即改變其濃度，使化學(xué)平衡被破壞，故答案為：增加甲醇的量；
（3）①原電池中，陽(yáng)離子向正極方向移動(dòng)，圖中氫離子移向Y，故Y為正極，那么X為負(fù)極，燃料電池的負(fù)極上是燃料甲醇發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，電解質(zhì)環(huán)境是酸性，則X電極的電極反應(yīng)為：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂↑+6H⁺，
故答案為：正；CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂↑+6H⁺；
②依據(jù)所給離子知：陰極上發(fā)生的電極反應(yīng)為：Cu²⁺+2e^-=Cu，2H⁺+2e^-=H₂↑，陽(yáng)極上發(fā)生電極反應(yīng)：Cl^--2e^-=Cl₂↑，4OH^-→O₂↑+2H₂O+4e^-，可知Cu²⁺全部反應(yīng)，Cu²⁺0.1mol，Cl^-0.4mol反應(yīng)完全，生成0.2molCl₂，設(shè)生成O₂為x mol，生成H₂為y mol，依據(jù)題意有：

0.1×2+y×2=2×0.2+4x 0.2+x=y

，解x=0.1，y=0.3，即氧氣質(zhì)量為：0.1mol×32g/mol=3.2g，負(fù)極失去電子為：0.1×2+0.3×2=0.8mol，負(fù)極產(chǎn)生的H⁺會(huì)通過(guò)質(zhì)子交換膜滲透到正極區(qū)，而正極區(qū)剛好需要0.8molH⁺參與正極反應(yīng)，因此負(fù)極區(qū)的H+的變化量為0．
故答案為：3.2g；0．

點(diǎn)評(píng)：本題是一道化學(xué)平衡和電化學(xué)知識(shí)的綜合考查題，注意原電池和電解池的工作原理是解題關(guān)鍵，難度較大．