Question

9．甲醇（CH₃OH）是一種重要的化工原料，也是一種比較理想的燃料．甲醇在各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用．

（1）實(shí)驗(yàn)測(cè)得：32g甲醇在氧氣中完全燃燒，生成二氧化碳?xì)怏w和液態(tài)水時(shí)釋放出726.4kJ的熱量，試寫(xiě)出甲醇燃燒的熱化學(xué)方程式：2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1452.8kJ•mol^-1．
（2）燃料電池是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池．如圖是一個(gè)化學(xué)過(guò)程的示意圖．2CH₃OH+3O₂+4KOH$?_{充電}^{放電}$ K₂CO₃+6H₂O
①A（石墨）電極的名稱(chēng)是陽(yáng)極．
②通入O₂的電極的電極反應(yīng)式是O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-
③寫(xiě)出通入CH₃OH的電極的電極反應(yīng)式是CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O．
④乙池中反應(yīng)的化學(xué)方程式為4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃．
⑤當(dāng)電路中通過(guò)0.01mol電子時(shí)，丙池溶液的C（H⁺）=0.1mol/L（忽略電解過(guò)程中溶液體積的變化）．
（3）合成甲醇的主要反應(yīng)是：2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）△H=-90.8kJ•mol^-1．
①在恒溫恒容條件下，充入一定量的H₂和CO，發(fā)生反應(yīng)2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）．則該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志有bcd
a．混合氣體的密度保持不變             b．混合氣體的總壓強(qiáng)保持不變
c．CO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持不變              d．甲醇的濃度保持不變
e．v_正（H₂）=v_逆（CH₃OH）            f．v（CO）=v（CH₃OH）
②要提高反應(yīng)2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）中CO的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是：df
a．升溫         b．加入催化劑       c．增加CO的濃度
d．加入H₂      e．加入惰性氣體     f．分離出甲醇．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)方法可知，化學(xué)計(jì)量數(shù)與反應(yīng)熱成正比，并注意標(biāo)明物質(zhì)的聚集狀態(tài)，根據(jù)燃燒熱的概念結(jié)合熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)來(lái)回答；
（2）甲池能自發(fā)的進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，屬于原電池，通入甲醇的電極為負(fù)極、通入氧氣的電極為正極，則乙池、丙池是電解池，A、C屬于陽(yáng)極，B、D屬于陰極，A電極反應(yīng)式為氫氧根離子得電子生成氧氣，B極反應(yīng)式為Ag⁺+e^-=Ag、C極反應(yīng)式為4OH^-+4e^-=2H₂O+O₂↑、D極反應(yīng)式為Cu²⁺+2e^-=Cu，據(jù)此分析解答；
（3）①平衡狀態(tài)時(shí)正逆反應(yīng)速率相等，各組分的濃度保持不變；
②要提高CO的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，結(jié)合化學(xué)平衡移動(dòng)原理分析選項(xiàng)．

解答 解：（1）32gCH₃OH在氧氣中燃燒生成CO₂和液態(tài)水，放出726.4kJ熱量，64g即2molCH₃OH在氧氣中燃燒生成CO₂和液態(tài)水，放出1452.8kJ熱量，
則燃燒熱的熱化學(xué)方程式為：2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1452.8 kJ•mol^-1，
故答案為：2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1452.8 kJ•mol^-1；
（2）①甲池能自發(fā)的進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，屬于燃料電池，為原電池，通入甲醇的電極為負(fù)極、通入氧氣的電極為正極，乙為電解池，A連接原電池正極，則為陽(yáng)極，
故答案為：陽(yáng)極；
②堿性條件下，氧氣得電子生成氫氧根離子，電極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
③堿性條件下，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；
④乙池為電解硝酸銀溶液的電解池，生成Ag和氧氣，電解方程式為4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃，故答案為：4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃；
⑤丙池中C極反應(yīng)式為4OH^-+4e^-=2H₂O+O₂↑、D極反應(yīng)式為Cu²⁺+2e^-=Cu，當(dāng)電路中通過(guò)0.01mol電子時(shí)，有0.01mol氫氧根離子反應(yīng)，生成0.01mol氫離子，所以c（H⁺）=$\frac{0.01mol}{0.1L}$=0.1mol/L，故答案為：0.1；
（3）①a．容器體積不變，混合氣體的質(zhì)量不變，所以密度始終不變，混合氣體的密度保持不變不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故a錯(cuò)誤；
 b．該反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不同，恒容容器中混合氣體的總壓強(qiáng)保持不變，說(shuō)明各組分濃度不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故b正確；
c．CO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持不變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故c正確； 
d．甲醇的濃度保持不變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故d正確； 
e．氫氣以甲醇的化學(xué)計(jì)量數(shù)不同，v_正（H₂）=v_逆（CH₃OH），不能說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故e錯(cuò)誤；
f．v（CO）=v（CH₃OH），無(wú)法判斷正逆反應(yīng)速率相等，故f錯(cuò)誤；
故答案為：bcd；
②要提高CO的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，
a．該反應(yīng)放熱，升溫平衡逆向移動(dòng)，故錯(cuò)誤；
b．加入催化劑不影響平衡移動(dòng)，故錯(cuò)誤；
c．增加CO的濃度，CO的轉(zhuǎn)化率降低，故錯(cuò)誤；
d．加入H₂平衡正向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故正確；
e．體積不變加入惰性氣體，平衡不移動(dòng)，故錯(cuò)誤；
f．分離出甲醇平衡正向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故正確；
故答案為：df．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)、原電池電解池相關(guān)知識(shí)、化學(xué)平衡的移動(dòng)以及轉(zhuǎn)化率大小的判斷，題目綜合性強(qiáng)，難度較大．