Question

以甲醇為替代燃料是解決我國(guó)石油資源短缺的重要措施。

（1）CO、CO₂可用于甲醇的合成，其相關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：

CO(g)+2H₂(g)=CH₃OH(g)                △H=" -102.5" kJ·mol^－1 

CO(g)+H₂O(g) = CO₂(g)+H₂(g)            △H ="-42.9" kJ·mol^－1  

則反應(yīng)CO₂(g)+3H₂(g)=CH₃OH(g)+H₂O(g)  △H =   kJ·mol^－1    

反應(yīng)CO(g)+H₂O(g) = CO₂(g)+H₂(g)的平衡常數(shù)K的表達(dá)式為   。

（2）用CO₂合成甲醇時(shí)可選用亞鉻酸鋅（ZnCr₂O₄）或CuCl為催化劑。

①工業(yè)制備亞鉻酸鋅是用CO還原ZnCrO₄·H₂O，同時(shí)生成ZnO。該反應(yīng)的化學(xué)方程式是   。以亞鉻酸鋅為催化劑時(shí)，工業(yè)上的適宜溫度是：350℃~420℃，可能的原因是   。

② CuCl是不溶于水的白色固體，制備時(shí)向CuCl₂溶液中加入過(guò)量銅粉，發(fā)生反應(yīng)CuCl₂+Cu=2CuC1。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)先加入濃鹽酸，發(fā)生反應(yīng)CuCl + HClH[CuCl₂]。反應(yīng)結(jié)束后將溶液倒入蒸餾水中有CuCl生成。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中加入濃鹽酸的目的是   。當(dāng)c(Cl^-)=2×10^-3 mol·L^—1時(shí), c(Cu^+-)=    mol·L^—1。已知：Ksp(CuCl)=1.7×10^-7。

（3）直接甲醇燃料電池結(jié)構(gòu)如圖所示，則負(fù)極反應(yīng)是   。

 

Answer 1

【答案】

（14分）每空2分

（1）- 59.6     

（2）①2ZnCrO₄·H₂O+3CO="ZnO+" ZnCr₂O₄+3CO₂+2H₂O 

此時(shí)催化劑亞鉻酸鋅的活性最大(或溫度升高，反應(yīng)速率增大)

②促使平衡正向移動(dòng)，防止CuCl固體覆蓋在Cu表面，影響反應(yīng)的進(jìn)行  8.5×10^-5

（3）CH₃OH+H₂O-6e^－=CO₂+6H⁺

【解析】

試題分析：（1）通過(guò)熱化學(xué)方程式的疊加，CO₂(g)+3H₂(g)=CH₃OH(g)+H₂O(g) △H= - 59.6。

化學(xué)平衡常數(shù)等于生成物濃度的冪之積除以反應(yīng)物難度的冪之積，。

（2）①根據(jù)題中的反應(yīng)物、生成物，反應(yīng)的方程式為2ZnCrO₄·H₂O+3CO="ZnO+" ZnCr₂O₄+3CO₂+2H₂O。

溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)的速率影響較大且催化劑需要適當(dāng)?shù)臏囟然钚圆糯�，故工業(yè)上的適宜溫度是：350℃~420℃，可能的原因是此時(shí)催化劑亞鉻酸鋅的活性最大(或溫度升高，反應(yīng)速率增大)。

②應(yīng)為加入濃鹽酸會(huì)發(fā)生CuCl + HClH[CuCl₂]，故實(shí)驗(yàn)過(guò)程中加入濃鹽酸的目的是，促使平衡正向移動(dòng)，防止CuCl固體覆蓋在Cu表面，影響反應(yīng)的進(jìn)行。

Ksp(CuCl)= c(Cl^-) ×c(Cu^+-)=1.7×10^-7，c(Cl^-)=2×10^-3 mol·L^—1，故c(Cu^+-)8.5×10^-5 mol·L^—1。

（3）甲醇燃料電池中，甲醇是負(fù)極，失去電子，化合價(jià)所給，電極式為CH₃OH+H₂O-6e^－=CO₂+6H⁺。

考點(diǎn)：反應(yīng)熱的計(jì)算 平衡常數(shù)的計(jì)算 化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě) 燃料電池 溶度積 電極式的書(shū)寫(xiě)

點(diǎn)評(píng)：本題考查反應(yīng)熱的計(jì)算、平衡常數(shù)的計(jì)算、化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)、燃料電池、溶度積、電極式的書(shū)寫(xiě)等知識(shí)，題目難度較大，注意題中信息的利用。