Question

【題目】工業(yè)上常用天然氣作為制備甲醇CH3OH的原料。已知：

①CH4（g）+O2（g）CO（g）+H2（g）+H2O（g）△H=-321.5kJ/mol

②CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）△H=+250.3kJ/mol

③CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H=-90kJ/mol

（1）CH4（g）與O2（g）反應(yīng)生成CH3OH（g）的熱化學(xué)方程式為______。

（2）向VL恒容密閉容器中充入a mol CO與2a molH2，在不同壓強(qiáng)下合成甲醇。CO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示：

①壓強(qiáng)P1______P2（填“＜”、“＞”或“=”）

②在100℃、P1壓強(qiáng)時，平衡常數(shù)為______（用含a，V的代數(shù)式表示）。

（3）甲醇燃料電池往往采用KOH（或NaOH）濃溶液作電解質(zhì)溶液，電極采用多孔石墨棒，兩個電極上分別通入甲醇和氧氣。通入氧氣的電極為：通入甲醇的電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為：______。用此燃料電池電解某濃度氯化鈉溶液，電解一段時間后，收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下氫氣3.36L，此時燃料電池所消耗的CH3OH的質(zhì)量為：______。

（4）常溫下，0.1mol/LNaHCO3溶液的pH大于8，則溶液中C（H2CO3）______C（CO32-）（填“＜”、“＞”或“=”）。

Answer 1

【答案】2CH4（g）+O2（g）2CH3OH（g）△H=-251.2KJ/mol ＜ V2/a2 CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O 1.6g ＞

【解析】

（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算得到；

（2）①依據(jù)反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，銅溫度下增大壓強(qiáng)平衡正向進(jìn)行；

②100°C時一氧化碳的轉(zhuǎn)化率為50%，結(jié)合平衡三段式列式計算平衡濃度結(jié)合平衡常數(shù)概念計算得到；

（3）甲醇燃料電池中電解質(zhì)溶液為KOH（或NaOH），燃料甲醇在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上是氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)；依據(jù)電子守恒分析計算消耗的CH3OH的質(zhì)量；

（4）常溫下，0.1mol/LNaHCO3溶液的pH大于8，則HCO3-水解大于電離；

(1)

依據(jù)蓋斯定律

① +②2×③得到：

故答案為：；

(2)①圖象分析可知相同溫度下P2壓強(qiáng)下一氧化碳轉(zhuǎn)化率大于P1壓強(qiáng)下一氧化碳轉(zhuǎn)化率，反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，壓強(qiáng)增大平衡正向進(jìn)行，所以P1<P2；

故答案為：<；

②向VL恒容密閉容器中充入amolCO與2amolH2，100℃時一氧化碳的轉(zhuǎn)化率為50%，依據(jù)平衡三段式列式計算

平衡常數(shù)，

故答案為：；

(3)甲醇燃料電池中電解質(zhì)溶液為堿液，燃料甲醇在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為，正極上是氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為；用該電池電解氯化鈉溶液，當(dāng)?shù)玫?/span>3.36L氫氣物質(zhì)的量為時，電極反應(yīng)為，依據(jù)電子守恒可知，，燃料電池所消耗的CH3OH的質(zhì)量為：；

故答案為：；1.6g；

（4）常溫下，0.1mol/LNaHCO3溶液的pH大于8，則HCO3-水解大于電離，根據(jù)電離方程式和水解方程式，，可知c（H2CO3）>c（CO32-），

故答案為：>。