Question

1．甲醇（CH₃OH）是一種重要的化工原料，也是一種比較理想的燃料．甲醇在各個領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用．
（1）已知：①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H₁=-1275.6kJ•mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₂=-566.0kJ•mol^-1
③H₂O（g）═H₂O（l）△H₃=-44.0kJ•mol^-1
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：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-266.8kJ•mol^-1 ．
（2）燃料電池是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池．如圖是一個化學(xué)過程的示意圖：
2CH₃OH+3O₂+4KOH$?_{充電}^{放電}$ K₂CO₃+6H₂O
①A（石墨）電極的名稱是陽極
②通入O₂的電極的電極反應(yīng)式是O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-
③乙池中反應(yīng)的化學(xué)方程式為4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃
④當電路中通過0.01mol電子時，丙池溶液的pH=1（忽略電解過程中溶液體積的變化）．
（3）合成甲醇的主要反應(yīng)是：2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）△H=-90.8kJ•mol^-1．
①在恒溫恒容條件下，充入一定量的H₂和CO，發(fā)生反應(yīng)2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）．則該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的標志有bcd
a．混合氣體的密度保持不變        b．混合氣體的總壓強保持不變
c．CO的質(zhì)量分數(shù)保持不變         d．甲醇的濃度保持不變
e．v_正（H₂）=v_逆（CH₃OH）         f．v（CO）=v（CH₃OH）
②要提高反應(yīng)2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）中CO的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是：df
a．升溫    b．加入催化劑c．增加CO的濃度d．加入H₂ e．加入惰性氣體     f．分離出甲醇
（4）生產(chǎn)甲醇的原料CO和H₂來源于：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H＞0一定條件下CH₄的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系如圖a．則T₁＜T₂（填“＜”“＞”或“=”）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)蓋斯定律，將已知反應(yīng)（①-②-③×4）÷2得到CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l），焓變進行相應(yīng)的改變；
（2）甲池能自發(fā)的進行氧化還原反應(yīng)，屬于原電池，通入甲醇的電極為負極、通入氧氣的電極為正極，則乙池、丙池是電解池，A、C屬于陽極，B、D屬于陰極，A電極反應(yīng)式為氫氧根離子得電子生成氧氣，B極反應(yīng)式為Ag⁺+e^-=Ag、C極反應(yīng)式為4OH^-+4e^-=2H₂O+O₂↑、D極反應(yīng)式為Cu²⁺+2e^-=Cu；
（3）①平衡狀態(tài)時正逆反應(yīng)速率相等，各組分的濃度保持不變；
②要提高CO的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動；
（4）正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，壓強一定時，升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動，甲烷的轉(zhuǎn)化率增大，據(jù)此判斷溫度大�。�

解答 解：（1）根據(jù)蓋斯定律，將已知反應(yīng)（①-②-③×4）÷2得到CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l），所以該反應(yīng)的△H=$\frac{1}{2}$[（-1275.6kJ/mol）-（-566.0kJ/mol）-（-44.0kJ/mol）×4]=-266.8kJ•mol^-1，即CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-266.8kJ•mol^-1，
故答案為：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-266.8kJ•mol^-1 ；
（2）①甲池能自發(fā)的進行氧化還原反應(yīng)，屬于燃料電池，為原電池，通入甲醇的電極為負極、通入氧氣的電極為正極，乙為電解池，A連接原電池正極，則為陽極，
故答案為：陽極；
②堿性條件下，氧氣得電子生成氫氧根離子，電極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
③乙池為電解硝酸銀溶液的電解池，生成Ag和氧氣，電解方程式為4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃，
故答案為：4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃；
④丙池中C極反應(yīng)式為4OH^-+4e^-=2H₂O+O₂↑、D極反應(yīng)式為Cu²⁺+2e^-=Cu，當電路中通過0.01mol電子時，有0.01mol氫氧根離子反應(yīng)，生成0.01mol氫離子，所以c（H⁺）=$\frac{0.01mol}{0.1L}$=0.1mol/L，溶液的pH=1，故答案為：1；
（3）①a．容器體積不變，混合氣體的質(zhì)量不變，所以密度始終不變，混合氣體的密度保持不變不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故a錯誤；
 b．該反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不同，恒容容器中混合氣體的總壓強保持不變，說明各組分濃度不變，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故b正確；
c．CO的質(zhì)量分數(shù)保持不變，說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故c正確； 
d．甲醇的濃度保持不變，說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故d正確； 
e．氫氣以甲醇的化學(xué)計量數(shù)不同，v_正（H₂）=v_逆（CH₃OH），不能說明正逆反應(yīng)速率相等，不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故e錯誤；
f．v（CO）=v（CH₃OH），無法判斷正逆反應(yīng)速率相等，故f錯誤；
故答案為：bcd；
②要提高CO的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動，
a．該反應(yīng)放熱，升溫平衡逆向移動，故錯誤；
b．加入催化劑不影響平衡移動，故錯誤；
c．增加CO的濃度，CO的轉(zhuǎn)化率降低，故錯誤；
d．加入H₂平衡正向移動，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故正確；
e．體積不變加入惰性氣體，平衡不移動，故錯誤；
f．分離出甲醇平衡正向移動，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故正確；
故答案為：df；
（4）由圖開始，壓強一定時，溫度T₂的轉(zhuǎn)化率較大，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動，甲烷的轉(zhuǎn)化率增大，故溫度T_l＜T₂，故答案為：＜．

點評 本題考查較綜合，涉及化學(xué)平衡影響因素、化學(xué)平衡狀態(tài)判斷、蓋斯定律、原電池和電解池原理等知識點，側(cè)重考查學(xué)生分析判斷及知識綜合應(yīng)用能力，會正確書寫電極反應(yīng)式，注意：只有反應(yīng)前后改變的物理量才能作為化學(xué)平衡狀態(tài)判斷依據(jù)，題目難度不大．