Question

甲醇燃料分為甲醇汽油和甲醇柴油。工業(yè)上合成甲醇的方法很多。

（1）一定條件下發(fā)生反應(yīng)：

CO2(g) +3H2(g) ＝CH3OH(g)+H2O(g)? △H1

2CO (g) +O2(g) ＝2CO2(g)?? △H2

2H2(g)+O2(g) ＝2H2O(g)??? △H3

則　CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)　的△H＝??????????????? 。

（2）在容積為2L的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ，其他條件不變，在300℃和500℃時，物質(zhì)的量n(CH3OH) 與反應(yīng)時間t的變化曲線如圖所示。該反應(yīng)的△H???? 0 （填>、<或=）。

（3）若要提高甲醇的產(chǎn)率，可采取的措施有____________（填字母）。

A．縮小容器體積

B．降低溫度

C．升高溫度

D．使用合適的催化劑

E．將甲醇從混合體系中分離出來

（4）CH4和H2O在催化劑表面發(fā)生反應(yīng)CH4+H2OCO+3H2，T℃時，向1 L密閉容器中投入1 mol CH4和1 mol H2O(g)，5小時后測得反應(yīng)體系達(dá)到平衡狀態(tài)，此時CH4的轉(zhuǎn)化率為50% ，計算該溫度下的平衡常數(shù)????? （結(jié)果保留小數(shù)點后兩位數(shù)字）。

（5）以甲醇為燃料的新型電池，其成本大大低于以氫為燃料的 傳統(tǒng)燃料電池，目前得到廣泛的研究，如圖是目前研究較多的一類固體氧化物燃料電池工作原理示意圖�；卮鹣铝袉栴}：

①B極的電極反應(yīng)式為????????????????????? 。

②若用該燃料電池做電源，用石墨做電極電解硫酸銅溶液，當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移1mole- 時，實際上消耗的甲醇的質(zhì)量比理論上大，可能原因是????????????????????? 。

（6）25℃時，草酸鈣的Ksp=4.0×10-8,碳酸鈣的Ksp=2.5×10-9。向20ml碳酸鈣的飽和溶液中逐滴加入8.0×10-4 mol·L-1的草酸鉀溶液20ml，能否產(chǎn)生沉淀?????? （填“能”或“否”）。

 

 

Answer 1

【答案】

（1）△H1+△H2 －△H3? （2）＜? （3）ABE? （4）6.75?

（5）①CH3OH + 3O2- -6e-= CO2+ 2H2O；②甲醇不完全被氧化，生成C或CO? 或 電池能量轉(zhuǎn)化率達(dá)不到100%? 其它合理答案都可以?? （6）否

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)蓋斯定律計算：總反應(yīng)為①+②－③，總反應(yīng)的△H同樣變化。

（2）從300℃到500℃，n(CH3OH)減小，說明升溫化學(xué)平衡逆向移動，反應(yīng)的△H＜0。

（3）反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，提高甲醇的產(chǎn)率，可采取的措施加壓縮小容器體積；降低溫度；將甲醇從混合體系中分離出來等方法使反應(yīng)平衡正向移動。

（4）反應(yīng)的平衡常數(shù)按三步法計算(1L容器中物質(zhì)的物質(zhì)的量就是它的濃度)：

CH4 + H2OCO + 3H2

始： 1??? 1???????? 0??? 0

變：0.5?? 0.5?????? 0.5? 1.5

平：0.5?? 0.5?????? 0.5? 1.5

K===6.75。

（5）①B極是CH3OH進(jìn)入的負(fù)極，與電解質(zhì)過來的O2-反應(yīng)，失去電子生成CO2和H2O。②實際上消耗的甲醇的質(zhì)量比理論上大的原因分析：從反應(yīng)限度來看，甲醇沒有參加全部反應(yīng)；從轉(zhuǎn)化程度來看，甲醇將碳元素可以變化為0、+2、+4價，其中生成單質(zhì)碳和CO時轉(zhuǎn)移的電子少；從能量轉(zhuǎn)化來看，化學(xué)能除了變?yōu)殡娔�，還產(chǎn)生了熱能。

（6）碳酸鈣的飽和溶液中c(Ca2+)=c(CO32-)= mol·L-1=5×10-5 mol·L-1，稀釋1倍減半；若溶液加入草酸鉀不反應(yīng)，最大c(C2O42-)=4.0×10-4 mol·L-1，這時c(Ca2+)·c(C2O42-)=4.0×10-4×2.5×10-5=1.0×10-8＜4.0×10-8，不會有沉淀。

考點：化學(xué)反應(yīng)原理綜合�；瘜W(xué)反應(yīng)熱、反應(yīng)的轉(zhuǎn)化特征及平衡常數(shù)計算、難溶物沉淀可能性的計算。