Question

甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的應(yīng)用前景．工業(yè)上常用CO和H₂反應(yīng)生產(chǎn)CH₃OH，并開發(fā)甲醇燃料電池．

（1）已知：CO（g）+1/2O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0kJ/mol
2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1453.0kJ/mol
則CH₃OH（l）不完全燃燒生成CO（g）和H₂O（l）的熱化學(xué)方程式為

 

．
（2）工業(yè)上常利用反應(yīng)CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H＜0合成甲醇，在230⁰C～270⁰C最為有利．為研究合成氣最合適的起始組成比，分別在 230⁰C、250⁰C和270⁰C進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖1 所示．則230⁰C的實(shí)驗(yàn)結(jié)果所對應(yīng)的曲線是

 

（填字母）；該溫度下工業(yè)生產(chǎn)造宜采用的合成氣組成n（H₂）：n（CO）的比值范圍是

 

（填字母）．
A.1～1.5B.2.5～3C.3.5～4.5
（3）制甲醇所需要的氫氣，可用下列反應(yīng)制�。�
H₂O（g）+CO（g）?H₂（g）+CO₂（g）△H＜0 某溫度下，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1．
①該溫度下，若起始時(shí)c（CO）=1mol/L，c（H₂O）=2mol/L，反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后，測得H₂的濃度為0.5mol/L，則此時(shí)該反應(yīng)v（正）

 

v（逆） （填＞、=、＜）．
②若降低溫度，該反應(yīng)的K值將

 

．（填“增大“、“減小“或“不變“）
（4）某研究小組設(shè)計(jì)了如圖2所示的甲醇燃料電池裝置．
①該電池工作時(shí)，OH^-向

 

極移動(dòng)（填“a“或‘'b“）．
②電池工作一段時(shí)間后，測得溶液的pH減小，則該電池總反應(yīng)的離子方程式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式,化學(xué)電源新型電池,化學(xué)平衡的影響因素

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算分析得到所需熱化學(xué)方程式；
（2）依據(jù)反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越高，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越小來回答，反應(yīng)的配比依據(jù)合成氨的工業(yè)制備原理類推；
（3）①依據(jù)化學(xué)三段式列式計(jì)算，結(jié)合濃度商和平衡常數(shù)比較判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向；
②反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度平衡正向進(jìn)行；
（4）①裝置圖分析可知a為正極，b為負(fù)極，原電池中陰離子移向負(fù)極；
②電池反應(yīng)為甲醇和氧氣反應(yīng)生成碳酸鉀、水，結(jié)合電荷守恒書寫離子方程式；

解答： 解：（1）①CO（g）+1/2O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0kJ/mol
②2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1453.0kJ/mol
依據(jù)蓋斯定律計(jì)算（②-①×2）×

1

2

CH₃OH（l）不完全燃燒生成CO（g）和H₂O（l）的熱化學(xué)方程式：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-443.5kJ/mol；
故答案為：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-443.5kJ/mol；
（2）工業(yè)上用反應(yīng)④低壓合成甲醇，在230℃～270℃最為有利．為研究合成氣最合適的起始組成比，分別在230℃、250℃和270℃進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖．合成甲醇是放熱反應(yīng)，溫度越低轉(zhuǎn)化率越大，結(jié)合圖象可知，230℃的實(shí)驗(yàn)結(jié)果所對應(yīng)的曲線是 X，；工業(yè)生產(chǎn)適宜采用的合成氣組成比n（H₂）：n（CO）的范圍應(yīng)反應(yīng)中 一氧化碳的轉(zhuǎn)化率大，提高氫氣的量會(huì)提高一氧化碳的轉(zhuǎn)化率，所以n（H₂）：n（CO）＞2：1，選項(xiàng)中氫氣量過量多消耗原料，故選B．
故答案為：X，B；
（3）①若起始時(shí)c（CO）=1mol/L，c（H₂O）=2mol/L，反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后，測得H₂的濃度為0.5mol/L
                H₂O（g）+CO（g）?H₂（g）+CO₂（g）△H＜0 
起始量（mol/L）  2         1      0       0
變化量（mol/L）  0.5      0.5      0.5     0.5
某時(shí)刻（mol/L）  1.5      0.5      0.5     0.5
Qc=

0.5×0.5

1.5×0.5

=

1

3

＜K=1，反應(yīng)正向進(jìn)行，此時(shí)該反應(yīng)v（正）＞v（逆）；
故答案為：＞；
②H₂O（g）+CO（g）?H₂（g）+CO₂（g）△H＜0，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡正向進(jìn)行，該反應(yīng)的K值將增大；
故答案為：增大；
（4）①裝置圖分析可知a為正極，b為負(fù)極，原電池中陰離子移向負(fù)極；
故答案為：b；
②電池反應(yīng)為甲醇和氧氣反應(yīng)生成碳酸鉀、水，反應(yīng)的離子方程式為：2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O；
故答案為：2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算應(yīng)用，化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)平衡影響因素分析判斷，原電池原理的分析應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．