Question

【題目】研究反應(yīng)過程的熱量變化對(duì)于生產(chǎn)生活有重要意義。

Ⅰ.甲醇是重要的化工原料。利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)在一定條件下合成甲醇。請(qǐng)按要求回答下列問題：

(1)反應(yīng)CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)在使用和未使用催化劑時(shí)，反應(yīng)過程和能量的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是___(填字母代號(hào))。

A．該可逆反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)

B．?dāng)嗔逊磻?yīng)物中的化學(xué)鍵所吸收的總能量小于形成生成物中的化學(xué)鍵所釋放的總能量

C．曲線b是使用了催化劑對(duì)應(yīng)的曲線，且加入催化劑后，反應(yīng)熱變小

(2)CO、CO2和H2在合成過程中發(fā)生的主要反應(yīng)如下：

①CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　ΔH1＝－99 kJ·mol－1

②CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH2＝－58 kJ·mol－1

③CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH3

則ΔH3＝____。

(3)直接甲醇燃料電池(簡稱DMFC)由于其結(jié)構(gòu)簡單、能量轉(zhuǎn)化率高、對(duì)環(huán)境無污染，可作為常規(guī)能源的替代品而越來越受到關(guān)注。DMFC的工作原理如圖所示：

則通入a氣體的電極是電池的____(填“正”或“負(fù)”)極，其電極反應(yīng)式為___。

Ⅱ.已知單質(zhì)硫在通常條件下以S8(斜方硫)的形式存在，而在蒸氣狀態(tài)下，有S2、S4、S6及S8等多種同素異形體，其中S4、S6和S8具有相似的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)如圖所示：

(1)在一定溫度下，測(cè)得硫蒸氣的平均摩爾質(zhì)量為80 g·mol－1，則該蒸氣中S2的體積分?jǐn)?shù)不小于_____。

(2)若已知硫氧鍵的鍵能為d kJ·mol－1，氧氧鍵的鍵能為e kJ·mol－1，S(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH＝－a kJ·mol－1，則S8中硫硫鍵的鍵能為_____。

Answer 1

【答案】B 41 kJ·mol－1 負(fù) CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋ 75% (2d－a－e) kJ·mol－1

【解析】

I．(1) A．該可逆反應(yīng)的反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，A錯(cuò)誤；

B．根據(jù)圖像可知，斷裂反應(yīng)物中的化學(xué)鍵所吸收的總能量(E1)小于形成生成物中的化學(xué)鍵所釋放的總能量(E2)，B正確；

C．曲線b降低了反應(yīng)的活化能是使用了催化劑對(duì)應(yīng)的曲線，且加入催化劑后，反應(yīng)熱不變，C錯(cuò)誤；

答案為B；

(2)根據(jù)蓋斯定律，②-①可得CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)，ΔH3=-58+99=+41 kJ·mol－1；

(3)根據(jù)圖像，電子轉(zhuǎn)移出的一極為負(fù)極，則a為甲醇；甲醇與水反應(yīng)，失電子生成二氧化碳和氫離子，電極反應(yīng)式為CH3OH－6e－＋H2O==CO2↑＋6H＋；

II．(1) 當(dāng)S2、S4時(shí)，S2分子的體積分?jǐn)?shù)最小，設(shè)S2物質(zhì)的量為X，S4物質(zhì)的量為Y，=80；得到X：Y=3：1，相同條件下氣體物質(zhì)的量之比等于體積之比物得到，該蒸氣中S2分子的體積分?jǐn)?shù)不小于75%；

(2)化學(xué)反應(yīng)中，舊鍵的斷裂吸熱，新鍵的形成放熱，則ΔH＝S-S+e-2d，S8中硫硫鍵的鍵能=(2d－a－e) kJ·mol－1。