Question

20．甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景．
（3）工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇：
反應(yīng)I：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁
反應(yīng)II：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂
①上述反應(yīng)符合“原子經(jīng)濟(jì)”原則的是Ⅰ（填“I”或“Ⅱ”）．
②已知反應(yīng)Ⅰ的能量變化如圖1所示：由表中數(shù)據(jù)判斷△H₁＜0 （填“＞”、“=”或“＜”）．
③某溫度下，將2mol CO和6mol H₂充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)，達(dá)到平衡后，測得c（CO）=0.2mol/L，則CO的轉(zhuǎn)化率為80%．
（4）某實驗小組依據(jù)甲醇燃燒的反應(yīng)原理，設(shè)計如圖2所示的電池裝置．
①該電池正極的電極反應(yīng)為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-
②工作一段時間后，測得溶液的pH減小，該電池總反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+6H₂O．

Answer 1

分析 （3）①“原子經(jīng)濟(jì)性”是指在化學(xué)品合成過程中，合成方法和工藝應(yīng)被設(shè)計成能把反應(yīng)過程中所用的所有原材料盡可能多的轉(zhuǎn)化到最終產(chǎn)物中；
②反應(yīng)物總能量大于生成物總能量時，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
③根據(jù)一氧化碳的平衡濃度計算平衡時一氧化碳的物質(zhì)的量，再根據(jù)轉(zhuǎn)化率公式計算其轉(zhuǎn)化率；
（4）①該燃料電池中，負(fù)極反應(yīng)為CH₃OH-6e^-+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
②得失電子相等條件下，將電極反應(yīng)式相加即得電池反應(yīng)式．

解答 解：（3）①根據(jù)原子經(jīng)濟(jì)知，Ⅰ沒有副產(chǎn)物，符合原子經(jīng)濟(jì)理念，Ⅱ中有副產(chǎn)物，不符合原子經(jīng)濟(jì)理念，故選：Ⅰ；
②根據(jù)圖象知，反應(yīng)物總能量大于生成物總能量，所以該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，則△H₁＜0，故答案為：＜；
③平衡時剩余一氧化碳的物質(zhì)的量=0.2mol/L×2L=0.4mol，一氧化碳的轉(zhuǎn)化率=$\frac{（2-0.4）mol}{2mol}$×100%=80%，
故答案為：80%；：
（4）①該燃料電池中，正極上氧氣得電子和水生成氫氧根離子，電極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
②得失電子相等條件下，將電極反應(yīng)式相加即得電池反應(yīng)式，所以得電池反應(yīng)式為2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+6H₂O，故答案為：2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+6H₂O

點評 本題考查“原子經(jīng)濟(jì)性”概念的理解、化學(xué)平衡計算、反應(yīng)中能量的變化以及燃料電池等，熟練掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，難度中等．