Question

甲醇燃料分為甲醇汽油和甲醇柴油。工業(yè)上合成甲醇的方法很多。

（1）一定條件下發(fā)生反應(yīng)：

①CO2（g）+3H2（g）＝CH3OH（g）+H2O（g）   △H1    

②2CO（g）+O2（g） ＝2CO2（g）               △H2

③2H2（g）+O2（g）＝2H2O（g）                    △H3

則CO（g） + 2H2（g） CH3OH（g）　△H＝               。

（2）在容積為2L的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)： CO（g）+2H2（g）CH3OH（g） ，其他條件不變，在300℃和500℃時，物質(zhì)的量n（CH3OH）與反應(yīng)時間t的變化曲線如圖所示。該反應(yīng)的△H        0（填>、<或=）。

（3）若要提高甲醇的產(chǎn)率，可采取的措施有____________（填字母）。

A．縮小容器體積

B．降低溫度

C．升高溫度

D．使用合適的催化劑

E．將甲醇從混合體系中分離出來

（4）CH4和H2O在催化劑表面發(fā)生反應(yīng)CH4+H2OCO+3H2，T℃時，向1 L密閉容器中投入1 mol CH4和1 mol H2O（g），5小時后測得反應(yīng)體系達(dá)到平衡狀態(tài)，此時CH4的轉(zhuǎn)化率為50% ，計算該溫度下的平衡常數(shù)        （結(jié)果保留小數(shù)點后兩位數(shù)字）。

（5）以甲醇為燃料的新型電池，其成本大大低于以氫為燃料的傳統(tǒng)燃料電池，目前得到廣泛的研究，如圖是目前研究較多的一類固體氧化物燃料電池工作原理示意圖�；卮鹣铝袉栴}：

①B極的電極反應(yīng)式為                   。

②若用該燃料電池做電源，用石墨做電極電解硫酸銅溶液，當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移1mole-時，實際上消耗的甲醇的質(zhì)量比理論上大，可能原因是                   。

（6）25℃時，草酸鈣的Ksp=4.0×10-8,碳酸鈣的Ksp=2.5×10-9。向20ml碳酸鈣的飽和溶液中逐滴加入8.0×10-4 mol·L-1的草酸鉀溶液20ml，能否產(chǎn)生沉淀             （填“能”或“否”）。

 

Answer 1

（1）△H1+1/2△H2 －1/2△H3

（2 ＜

（3）ABE

（4）6.75 

（5）① CH3OH+3O2-6e-= CO2+ 2H2O； 

②甲醇不完全被氧化，生成C或CO 或電池能量轉(zhuǎn)化率達(dá)不到100%

（6）否

【解析】（1）①+1/2②—1/2③。整理可得：CO（g）+ 2H2（g）CH3OH（g）△H＝△H1+1/2△H2 －1/2△H3。

（2）由圖像可以看出：升高溫度，平衡時CH3OH的含量降低，說明升高溫度，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動，根據(jù)平衡移動原理，升高溫度化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動，逆反應(yīng)方向為吸熱反應(yīng)，所以正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。因此△H＜0。

（3）若要提高甲醇的產(chǎn)率,應(yīng)該使平衡正向移動。由于該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體體積縮小的放熱反應(yīng)，根據(jù)平衡移動原理，降低溫度、增大壓強（即縮小容器體積）增大反應(yīng)物的濃度或把甲醇從反應(yīng)體系中分離出來。因此選項為A、B、E。

（4）根據(jù)反應(yīng)方程式CH4+H2OCO+3H2中各種物質(zhì)的相互關(guān)系及甲烷的轉(zhuǎn)化率可知：當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時，c（CH4）=0.5mol/L;c（H2O）=0.5mol/L;c（CO）=0.5mol/L;c（H2）=1.5mol/L.化學(xué)平衡狀態(tài)是可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，各種生成物濃度冪指數(shù)的乘積一各種反應(yīng)物濃度冪指數(shù)乘積的比，所以

。

（5）①通入甲醇的電極B為原電池的負(fù)極， B極的電極反應(yīng)式為CH3OH + 3O2-6e-= CO2+ 2H2O； 通入氧氣的電極為正極，正極發(fā)生反應(yīng)：O2+ 4e-= 2O2-。

②當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移1mole-時，實際上消耗的甲醇的質(zhì)量比理論上大，可能原因是甲醇不完全被氧化，生成C或CO或電池能量轉(zhuǎn)化率達(dá)不到100%等。

（6）碳酸鈣的Ksp=2.5×10-9，則c（Ca2+）·c（CO32-）=Ksp, c（Ca2+）=Ksp1/2=（2.5×10-9）1/2=5×10-5，當(dāng)向20ml碳酸鈣的飽和溶液中逐滴加入8.0×10-4 mol·L-1的草酸鉀溶液20ml 時，c（Ca2+）·c（C2O42-）=（1/2×5×10-5） ×（1/2×8.0×10-4）=10-8,小于草酸鈣的Ksp=4.0×10-8，所以不能產(chǎn)生草酸鈣沉淀。