Question

(12分)甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開(kāi)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：CO(g) ＋ 2H2(g) CH3OH(g) ΔH1

反應(yīng)Ⅱ：CO2(g) ＋ 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g) ΔH2

①下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)Ⅰ在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)（K）。

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

由表中數(shù)據(jù)判斷ΔH1 0 （填“＞”、“＝”或“＜”）。

②某溫度下，將2mol CO和6 mol H2充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)，達(dá)到平衡后，測(cè)得c(CO)＝ 0.2 mol／L，則CO的轉(zhuǎn)化率為 ，此時(shí)的溫度為 （從上表中選擇）。

（2）已知在常溫常壓下：

①2CH3OH(l) ＋ 3O2(g) ＝ 2CO2(g) ＋ 4H2O(l) ΔH1＝－1451.6kJ／mol

②2CO (g)+ O2(g) ＝ 2CO2(g) ΔH2 ＝－566.0kJ／mol

（3）某實(shí)驗(yàn)小組依據(jù)甲醇燃燒的反應(yīng)原理，設(shè)計(jì)如圖所示的電池裝置：

①工作一段時(shí)間后，測(cè)得溶液的pH減小。請(qǐng)寫出該電池的負(fù)極的電極反應(yīng)式。

②用該電池電解（惰性電極）500mL某CuSO4溶液，電解一段時(shí)間后，為使電解質(zhì)溶液恢復(fù)到原狀態(tài)，需要向溶液中加入9.8g Cu(OH)2固體。則原CuSO4溶液的物質(zhì)的量濃度為 mol/L（假設(shè)電解前后溶液體積不變）。

Answer 1

（1）①< ②80% 250℃

（2）CH3OH(l)+O2(g) =CO(g)+2H2O(l) △H= - 442.8kJ/mol

（3） ①CH3OH－6e-+ 8OH- = CO32- + 6H2O ②0.2 mol/L

【解析】

試題分析：（1）①根據(jù)題給數(shù)據(jù)分析，平衡常數(shù)隨溫度升高而減小，平衡逆向進(jìn)行，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，△H＜0；②某溫度下，將2mol CO和6 mol H2充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)，達(dá)到平衡后，測(cè)得c(CO)＝ 0.2 mol／L，依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算；

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始濃度 1 3 0

變化濃度0.8 1.6 0.8

平衡濃度 0.2 1.4 0.8

CO的轉(zhuǎn)化率=0.8/1×100%=80%；該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.8/（0.2×1.42）=2.041，溫度為250℃；（2）反應(yīng)① 2CH3OH(l) ＋ 3O2(g) ＝ 2CO2(g) ＋ 4H2O(l) ΔH1＝－1451.6kJ／mol

② 2CO (g)+ O2(g) ＝ 2CO2(g) ΔH2 ＝－566.0kJ／mol

依據(jù)蓋斯定律：①×1/2—②×1/2得到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：CH3OH(l)+O2(g) =CO(g)+2H2O(l) △H= - 442.8kJ/mol ；（3）①甲醇和氧氣以氫氧化鉀溶液為電解質(zhì)溶液的燃料電池，甲醇在原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，甲醇失電子在堿溶液中生成碳酸鉀，電極反應(yīng)為：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O；（4）用該電池電解（惰性電極）500mL某CuSO4溶液，電解一段時(shí)間后，為使電解質(zhì)溶液恢復(fù)到原狀態(tài)，需要向溶液中加入9.8g Cu(OH)2固體。根據(jù)銅原子守恒知，n(CuSO4)= n(Cu(OH)2)=9.8g/98g·mol—1=0.1mol,溶液的物質(zhì)的量濃度為0.2 mol/L。

考點(diǎn)：考查化學(xué)平衡的計(jì)算、熱化學(xué)方程式的書(shū)寫和電化學(xué)。