Question

（15分）能源短缺是人類面臨的重大問題。甲醇是一種可再生能源．具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景。因此甲醇被稱為21世紀(jì)的新型燃料。

（1）已知在常溫常壓下：

     ①2CH₃OH(I)十3O₂(g)      2CO₂(g)+4H₂O(g)  △H= ^_1275.6 kJ·mol^—1

      ②H₂O(I) === H₂O(g)     △H=+ 44.0 kJ.mol^-1

    寫出表示甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式                              (2分).

（2）工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇：

反應(yīng)A：CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g） △H₁

反應(yīng)B：CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）   △H₂

取五份等體積CO₂和H₂的混合氣體（物質(zhì)的量之比均為1∶3），分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中，發(fā)生上述反應(yīng)，反應(yīng)相同時(shí)間后，測得甲醇的體積分?jǐn)?shù)φ（CH₃OH）與反應(yīng)溫度T的關(guān)系曲線如下圖所示，則上述CO₂轉(zhuǎn)化為甲醇的反應(yīng)的△H₁________0（填“＞”、“＜”或“＝”）。（2分）

②對于反應(yīng)A，若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是       （2分）。

A．升高溫度                             B．增加CO₂的量

C．充入He，使體系總壓強(qiáng)增大            D．按原比例再充入CO₂和H₂      

③某溫度下，將4mol CO和12mol H₂,充人2L的密閉容器中，充分反應(yīng)，達(dá)到平衡后，測得c(CO) =0.5 mol·L^—1，，則該溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)為            （2分）。

④.某種甲醇—空氣燃料電池是采用鉑作為電極，稀硫酸作電解質(zhì)溶液。其工作時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式可表示為______________________                     （2分）

（3）對燃煤煙氣中的SO₂、NO₂設(shè)物質(zhì)的量之比為1∶1,與一定量的氨氣、空氣反應(yīng)，生成硫酸銨和硝酸銨的混合物作為副產(chǎn)品化肥。，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________ 。（3分）（4）在一定物質(zhì)的量濃度的硝酸銨溶液中滴加適量的NaOH溶液，使溶液的pH=7，則

溶液中c（Na⁺）+c（H⁺）_____ c（NO₃^-）+c（OH^-）（填寫“＞”“＝”或“＜”）（2分）

 

Answer 1

（1）CH₃OH(l)＋3/2O₂(g)=CO₂(g)＋2H₂O(l)  △H＝－725.8 kJ·mol^—1

（2）①＜  ②BD  ③0.33   ④CH₃OH－6e^－＋H₂O=6H^＋＋CO₂↑

（3）12NH₃＋3O₂＋4SO₂＋4NO₂＋6H₂O=4(NH₄)₂SO₄＋4NH₄NO₃。

（4）＜

解析:（1）燃燒熱是在一定條件下1mol可燃物完全燒熱生成穩(wěn)定的氧化物是放出的能量。（①－②）/2的CH₃OH(l)＋3/2O₂(g)=CO₂(g)＋2H₂O(l)  △H＝－725.8 kJ·mol^—1。

（2）根據(jù)圖像可知隨著溫度的升高，甲醇的含量逐漸增大，但當(dāng)達(dá)到一定溫度時(shí)反而降低，說明溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，過正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。反應(yīng)A是體積減小的放熱的可逆反應(yīng)，高溫不利于生成甲醇，充入He，使體系總壓強(qiáng)增大但反應(yīng)物的濃度并沒有增大，所以平衡不移動(dòng)，答案BD正確。

CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）

起始量（mol）            4       12               0

轉(zhuǎn)化量（mol）            3        6               3

平衡量（mol）            1        6               3

所以平衡常數(shù)為。

在反應(yīng)中甲醇失去電子，所以負(fù)極的電極反應(yīng)式CH₃OH－6e^－＋H₂O=6H^＋＋CO₂↑

（3）根據(jù)所給反應(yīng)物和生成物可寫出反應(yīng)式為12NH₃＋3O₂＋4SO₂＋4NO₂＋6H₂O=4(NH₄)₂SO₄＋4NH₄NO₃。

（4）由電荷守恒知c（Na⁺）+c（H⁺）+c（NH₄⁺）＝ c（NO₃^-）+c（OH^-），所以c（Na⁺）+c（H⁺）＜ c（NO₃^-）+c（OH^-）。