Question

【題目】開(kāi)發(fā)、使用清潔能源發(fā)展“低碳經(jīng)濟(jì)”，正成為科學(xué)家研究的主要課題．氫氣、甲醇是優(yōu)質(zhì)的清潔燃料，可制作燃料電池．
（1）已知：①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H1=﹣1275.6kJmol﹣1②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H2=﹣566.0kJmol﹣1
③H2O（g）=H2O（l）△H3=﹣44.0kJmol﹣1寫(xiě)出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式：
（2）生產(chǎn)甲醇的原料CO和H2來(lái)源于：CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g） ①一定條件下CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖a．則，P1P2；A、B、C三點(diǎn)處對(duì)應(yīng)平衡常數(shù)（KA、KB、KC）的大小順序?yàn)?/span> ． （填“＜”、“＞”“=”）
②100℃時(shí)，將1mol CH4和2mol H2O通入容積為1L 的反應(yīng)室，反應(yīng)達(dá)平衡的標(biāo)志是： ．
A．容器內(nèi)氣體密度恒定
B．單位時(shí)間內(nèi)消耗0.1mol CH4同時(shí)生成0.3mol H2
C．容器的壓強(qiáng)恒定
D．3v正（CH4）=v逆（H2）
③如果達(dá)到平衡時(shí)CH4的轉(zhuǎn)化率為0.5，則100℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
（3）某實(shí)驗(yàn)小組利用CO（g）、O2（g）、KOH（aq）設(shè)計(jì)成如圖b所示的電池裝置，負(fù)極的電極反應(yīng)式為 ． 用該原電池做電源，常溫下，用惰性電極電解200mL飽和食鹽水（足量），消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的CO 224mL，則溶液的pH= （不考慮溶液體積的變化）

Answer 1

【答案】
（1）CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=﹣442.8kJ?mol﹣1
（2）＜； KC＞KB＞KA； CD；2.25
（3）CO﹣2e￣+4OH￣=CO32￣+2H2O；13
【解析】解：（1）①2CH3OH（l）+3O2（g）═2CO2（g）+4H2O（g）△H=﹣1275.6kJmol﹣1

②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=﹣566.0kJmol﹣1

③H2O（g）═H2O（l）△H=﹣44.0kJmol﹣1

根據(jù)蓋斯定律，將已知反應(yīng) ×（①﹣②+③×4）得到CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l），所以該反應(yīng)的△H= ×[（﹣1275.6kJ/mol）﹣（﹣566.0kJ/mol）+（﹣44.0kJ/mol）×4]=﹣442.8kJmol﹣1，即CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=﹣442.8kJmol﹣1，

所以答案是：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=﹣442.8kJmol﹣1；（2）①在圖a的200℃位置，平行與縱軸畫(huà)一條虛線，可見(jiàn)CH4的轉(zhuǎn)化率P1＞P2，在CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）反應(yīng)中，生成物的氣體體積大于反應(yīng)物，壓強(qiáng)增大時(shí)平衡向逆向移動(dòng)，故P1＜P2，平衡常數(shù)只受溫度影響，壓強(qiáng)不變升高溫度，甲烷的轉(zhuǎn)化率會(huì)增大，平衡正向進(jìn)行，所以反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，溫度越高，K越大，A、B、C三點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的溫度是逐漸升高的，所以平衡常數(shù)（KA、KB、KC）的大小順序?yàn)镵C＞KB＞KA，

所以答案是：＜；KC＞KB＞KA；

②A．容器內(nèi)氣體密度= ，質(zhì)量是守恒的，V是不變的，所以密度始終不變，當(dāng)密度不變時(shí)，不一定平衡，故A錯(cuò)誤；

B．單位時(shí)間內(nèi)消耗0.1mol CH4同時(shí)生成0.3molH2，只能說(shuō)明正反應(yīng)速率，不能證明正逆反應(yīng)速率相等，不一定平衡，故B錯(cuò)誤；

C．反應(yīng)是前后系數(shù)和變化的反應(yīng)，當(dāng)容器的壓強(qiáng)恒定，則達(dá)到了平衡，故C正確；

D．3v正（CH4）=v逆（H2），能體現(xiàn)v（正）=v（逆），故D正確；

所以答案是：CD；

③平衡時(shí)甲烷的轉(zhuǎn)化為0.5，則甲烷的濃度變化量=1mol/L×0.5=0.5mol/L，

	CH4（g）+	H2O（g）	CO（g）+	3H2（g）
起始（mol/L）	1	2	0	0
轉(zhuǎn)化（mol/L）	0.5	0.5	0.5	1.5
平衡（mol/L）	0.5	1.5	0.5	1.5

故平衡常數(shù)K= =2.25，

所以答案是：2.25；（3）電解質(zhì)溶液呈堿性，則負(fù)極上CO失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，負(fù)極反應(yīng)式為CO﹣2e+4OH=CO32+2H2O，消耗的標(biāo)準(zhǔn)狀況下的CO24mL，則CO的物質(zhì)的量為 =0.01mol，則轉(zhuǎn)移電子為0.02mol，電解飽和食鹽水的離子方程式為：2Cl﹣+2H2O H2↑+Cl2↑+2OH﹣，由轉(zhuǎn)移電子守恒可知，生成的氫氧根離子的物質(zhì)的量為0.02mol，則c（OH﹣）=0.1mol/L，所以pH=13．

所以答案是：CO﹣2e+4OH=CO32+2H2O；13．

【考點(diǎn)精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解化學(xué)平衡的計(jì)算的相關(guān)知識(shí)，掌握反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率=轉(zhuǎn)化濃度÷起始濃度×100%=轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量÷起始物質(zhì)的量×100%；產(chǎn)品的產(chǎn)率=實(shí)際生成產(chǎn)物的物質(zhì)的量÷理論上可得到產(chǎn)物的物質(zhì)的量×100%．