Question

由于溫室效應(yīng)和資源短缺等問(wèn)題，如何降低大氣中的CO₂含量并加以開(kāi)發(fā)利用，引起了各國(guó)的普遍重視．目前工業(yè)上有一種方法是用CO₂生產(chǎn)燃料甲醇．一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），如圖表示該反應(yīng)進(jìn)行過(guò)程中能量（單位為kJ?mol^-1）的變化．
（1）關(guān)于該反應(yīng)的下列說(shuō)法中，其△H

 

0．（填“大于”、“小于”或“等于”），且在

 

（填“較高”或“較低”）溫度下有利于該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行．
（2）該反應(yīng)平衡常數(shù)K的表達(dá)式為

 

．
（3）溫度降低，平衡常數(shù)K

 

（填“增大”、“不變”或“減小”）．
（4）若為兩個(gè)容積相同的密閉容器，現(xiàn)向甲容器中充入1mol CO₂（g）和3mol H₂（g），乙容器中充入1mol CH₃OH（g）和1mol H₂O（g），在相同的溫度下進(jìn)行反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)，甲容器內(nèi)n（CH₃OH）

 

（填“大于”“小于”或“等于”）乙容器內(nèi)n（CH₃OH）．
（5）已知：
CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H=-116kJ?mol^-1；
CO（g）+

1

2

O₂（g）═CO₂（g）△H=-283kJ?mol^-1；
H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H=-242kJ?mol^-1；
寫出CH₃OH燃燒生成CO₂和水蒸氣的熱化學(xué)方程式

 

．
（6）以甲醇和氧氣為燃料，氫氧化鉀溶液為電解質(zhì)溶液構(gòu)成電池．
①負(fù)極的電極反應(yīng)式為

 

．
②若以石墨為電極，電解硫酸銅溶液，寫出電解的總反應(yīng)方程式

 

．若以此燃料電池電解200mL 0.8mol/L的硫酸銅溶液，當(dāng)消耗1.6甲醇時(shí)，在陰極會(huì)析出

 

g銅．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的影響因素,反應(yīng)熱和焓變,熱化學(xué)方程式,常見(jiàn)化學(xué)電源的種類及其工作原理,化學(xué)平衡常數(shù)的含義

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）根據(jù)反應(yīng)物和生成物能量相對(duì)大小判斷焓變；該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，則降低溫度有利于該反應(yīng)進(jìn)行；
（2）K=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

；
（3）降低溫度，平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；
（4）采用一邊倒的方法知，二者為等效平衡；
（5）根據(jù)蓋斯定律計(jì)算；
（6）①燃料電池中，負(fù)極上燃料失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水；
②用石墨電解硫酸銅溶液時(shí)，陰極上銅離子放電，陽(yáng)極上氫氧根離子放電，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等計(jì)算．

解答： 解：（1）根據(jù)圖象知，生成物能量小于反應(yīng)物能量，所以該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，則△H＜0，該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以降低溫度有利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故答案為：小于；較低；
（2）K=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

，故答案為：K=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

；
（3）該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以生成物濃度增大，反應(yīng)物濃度減小，則化學(xué)平衡常數(shù)增大，故答案為：增大；
（4）采用一邊倒的方法知，二者為等效平衡，所以兩個(gè)容器內(nèi)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，甲容器內(nèi)n（CH₃OH）等于乙容器內(nèi)n（CH₃OH），故答案為：等于；
（5）①CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H=-116kJ?mol^-1；
②CO（g）+

1

2

O₂（g）═CO₂（g）△H=-283kJ?mol^-1；
③H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H=-242kJ?mol^-1；
將方程式2②+4③-2①得2CH₃OH（g）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=2（-283kJ?mol^-1）+4（-242kJ?mol^-1）-2（-116kJ?mol^-1）=-1302kJ/mol，
故答案為：2CH₃OH（g）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1302kJ/mol；
（6）①甲醇燃料電池中，負(fù)極上甲醇失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，電極反應(yīng)式為：CH₃OH+8OH^--6e^-═CO₃^2-+6H₂O，故答案為：CH₃OH+8OH^--6e^-═CO₃^2-+6H₂O；
②用石墨電解硫酸銅溶液時(shí)，陰極上銅離子放電，陽(yáng)極上氫氧根離子放電，電池反應(yīng)式為2Cu²⁺+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+4H⁺，消耗1.6g甲醇轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=

1.6g

32g/mol

×6=0.3mol，銅離子完全析出轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量=0.8mol/L×0.2L×2=0.32mol＞0.3mol，所以溶液中還有銅離子剩余，則析出銅的質(zhì)量=

0.3mol

2

×64g/mol=9.6g，
故答案為：2Cu²⁺+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+4H⁺；9.6．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較綜合，涉及蓋斯定律、原電池和電解池原理、等效平衡、反應(yīng)熱等知識(shí)點(diǎn)，根據(jù)蓋斯定律內(nèi)涵、離子放電順序和電極反應(yīng)式等知識(shí)點(diǎn)來(lái)分析解答即可，這些都是考試熱點(diǎn)，化學(xué)平衡的有關(guān)習(xí)題還常�？疾榛瘜W(xué)平衡狀態(tài)的判斷、反應(yīng)速率的計(jì)算、外界條件對(duì)平衡的影響當(dāng)知識(shí)點(diǎn)，注意（4）②中要計(jì)算銅是否完全析出，為易錯(cuò)點(diǎn)．