Question

【題目】能源短缺是人類社會(huì)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(jì)”原則的是（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△H10 （填“＞”、“=”或“＜”）．
③某溫度下，將2mol CO和6molH2充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)，達(dá)到平衡后，測(cè)得c（CO）=0.2mol/L，則CO的轉(zhuǎn)化率為 ， 此時(shí)的溫度為（從上表中選擇）．
（2）已知在常溫常壓下：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
寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式：
（3）某實(shí)驗(yàn)小組依據(jù)甲醇燃燒的反應(yīng)原理，設(shè)計(jì)如圖所示的電池裝置．
①該電池正極的電極反應(yīng)為 ．
②工作一段時(shí)間后，測(cè)得溶液的pH減小，該電池總反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ．

Answer 1

【答案】
（1）Ⅰ；＜；80%；250℃
（2）CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=﹣442.8kJ∕mol
（3）O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣；2CH3OH+3O2+4OH﹣=2CO32﹣+6H2O
【解析】解：（1）①原子經(jīng)濟(jì)性原則指的是原子利用率高的反應(yīng)，Ⅰ是化合反應(yīng)，原子利用率高達(dá)100%，故答案為：Ⅰ；②根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以看出，溫度越高則平衡常數(shù)越小，可以確定該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故答案為：＜；
③設(shè)一氧化碳的變化量為x，則
CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）
初始濃度（mol/L） 13 0
變化濃度（mol/L） 0.81.6 0.8
平衡濃度（mol/L） 0.22.4 0.8
則CO的轉(zhuǎn)化率= ×100%=80%，平衡常數(shù)K= = =2.041，所以該反應(yīng)的溫度為250℃，
故答案為：80%；250℃；（2）甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的反應(yīng)CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）和反應(yīng)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之間的關(guān)系為：①× ﹣②× +2×③=﹣442.8 kJ∕mol，
故答案為：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=﹣442.8kJ∕mol；（3）①在燃料電池中，正極是氧氣發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，即O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣ ， 故答案為：O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣；
②工作一段時(shí)間后，測(cè)得溶液的pH減小，說明氫氧根離子被消耗，在在燃料電池中，總反應(yīng)是燃料燃燒的反應(yīng)，
故答案為：2CH3OH+3O2+4OH﹣=2CO32﹣+6H2O．
（1）①原子經(jīng)濟(jì)性原則指的是原子利用率高的反應(yīng)；
②對(duì)于放熱反應(yīng)，溫度越高則平衡常數(shù)越��；
③根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算平衡轉(zhuǎn)化率和化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)而確定反應(yīng)的溫度；（2）根據(jù)蓋斯定律來計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的焓變，書寫熱化學(xué)方程式；（3）極是氧氣發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，總反應(yīng)是燃料燃燒的反應(yīng)．