Question

(14分) 能源短缺是人類面臨的重大問題。甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景。（1）工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇：

反應(yīng)I：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)ΔH₁    反應(yīng)II：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)  ΔH₂

① 上述反應(yīng)符合“原子經(jīng)濟”原則的是            （填“Ⅰ”或“Ⅱ”），

② 下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)Ⅱ在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)(K)的變化

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

I．由表中數(shù)據(jù)判斷ΔH₂            0（填“＞”、“＜”或“＝”），

Ⅱ．若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是                  ，

A．升高溫度  B．將CH₃OH(g)從體系中分離  C．使用合適的催化劑   D．充入He，使體系總壓強增大   E．按原比例再充入 CO和 H₂

Ⅲ．某溫度下，將2 mol CO和6 mol H₂充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)，達到平衡后，測得c(CO)=0.2 mol·L^-1，則CO的轉(zhuǎn)化率為          ，此時的溫度為            （從上表中選擇）；

（2）某實驗小組依據(jù)甲醇燃燒的反應(yīng)原理，設(shè)計如上圖所示的原電池裝置。

① 該電池工作時，OH^－向_______極移動（填“正”或“負”），

② 該電池負極的電極反應(yīng)為                                             。

 

Answer 1

考查綠色化學(xué)的思想、外界條件對平衡的影響以及電化學(xué)的應(yīng)用等。

（1）①Ⅱ   ② I．＜   Ⅱ．BE   Ⅲ．80%    250℃ （2）①  負

②CH₃OH +8OH^－— 6e^- = CO₃ ^2- + 6H₂O

解析:(1)原子利用率達到100％的即符合綠色化學(xué)原則，所以反應(yīng)Ⅱ符合“原子經(jīng)濟”原則；根據(jù)表中數(shù)據(jù)可判斷，隨著溫度的升高，平衡常數(shù)逐漸減小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，所以正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，即△H＜0；升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，生成物的產(chǎn)率降低，A不正確。B相當于降低生成物濃度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，增大產(chǎn)率，正確。催化劑只影響反應(yīng)速率，不影響平衡狀態(tài)，C不正確。D只壓強增大，但反應(yīng)物的濃度并沒有增大，平衡不移動，不正確。E相當于增大反應(yīng)物的濃度平衡平衡向正反應(yīng)方向移動，產(chǎn)率增大。

（2）原電池中負極失去電子，經(jīng)導(dǎo)線傳遞到正極上，正極得到電子，所以溶液中的陽離子向正極移動，而陰離子向負極移動。根據(jù)燃料電池的裝置圖可判斷通入氧氣的電極是正極，甲醇在負極通入，由于電解質(zhì)是氫氧化鉀溶液顯強堿性，所以甲醇的氧化產(chǎn)物是碳酸鉀和水。