Question

能源問題是人類社會面臨的重大課題，甲醇是未來重要的能源物質(zhì)之一．
（1）合成甲醇的反應(yīng)為：CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）；圖1表示某次合成實驗過程中甲醇的體積分數(shù)φ（CH₃OH）與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線，則該反應(yīng)的△H

＜

0．（填“＞、＜或=”下同）
（2）若在230℃時，平衡常數(shù)K=1．若其它條件不變，將溫度升高到500℃時，達到平衡時，K

＜

1．
（3）在某溫度下，向一個容積不變的密閉容器中通入2.5mol CO和7.5mol H₂，達到平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為90%，此時容器內(nèi)的壓強為開始時的

0.55

倍．
（4）利用甲醇燃料電池設(shè)計如圖2所示的裝置：
①則該裝置中b為

負

極，寫出裝置中電解池內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式

鋅極：Cu²⁺+2e^-=Cu，Cu極：Cu=2e^-+Cu²⁺

，
②當(dāng)銅片的質(zhì)量變化為12.8g時，a極上消耗的O₂在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為

2.24

L．
（5）低碳經(jīng)濟是以低能耗、低污染、低排放為基礎(chǔ)的經(jīng)濟模式，其中一種技術(shù)是將CO₂轉(zhuǎn)化成有機物實現(xiàn)碳循環(huán)．如：
2CO₂（g）+2H₂O（l）═C₂H₄（g）+3O₂（g）△H=+1411.0kJ/mol
2CO₂（g）+3H₂O（l）═C₂H₅OH（1）+3O₂（g）△H=+1366.8kJ/mol
則由乙烯水化制乙醇反應(yīng)的熱化學(xué)方程式

C₂H₄（g）+H₂O（l）═C₂H₅OH，△H=-44.2kJ/mol

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)溫度對化學(xué)平衡的影響來判斷反應(yīng)的吸放熱情況；
（2）對于放熱反應(yīng)，溫度越高，平衡常數(shù)越小；
（3）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后壓強之比等于物質(zhì)的量之比來計算；
（4）①由圖可知甲醇燃料電池是電源，則燒杯中的裝置為電解池，利用電解池和原電池來分析解答；
②根據(jù)電子守恒進行計算；
（5）根據(jù)蓋斯定律來計算反應(yīng)的焓變并書寫熱化學(xué)方程式．

解答：解：（1）根據(jù)圖示信息，當(dāng)達到化學(xué)平衡以后（甲醇含量的最高點），升高溫度，甲醇的體積分數(shù)減小，說明平衡逆向移動，所以該反應(yīng)是一個放熱反應(yīng)，故答案為：＜；
（2）對于放熱反應(yīng)，升高溫度，K減小，故答案為：＜；
（3）根據(jù)題意得到：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
初始物質(zhì)的量（mol）  2.5      7.5        0 
變化的物質(zhì)的量（mol） 2.25     4.5        2.25
平衡的物質(zhì)的量 （mol）0.25      3          2.25
所以此時容器內(nèi)的壓強和開始時的比值為：

0.25+3+2.25

2.5+7.5

=0.55，故答案為：0.55；
（4）①由圖可知，甲醇燃料電池中通入氧氣的為正極，b為電池的負極，后邊的燒杯為電解池裝置，鋅與b相連，則鋅極為陰極，Cu為陽極，裝置相當(dāng)于在金屬鋅上鍍銅，鋅極：Cu²⁺+2e^-=Cu，Cu極：Cu=2e^-+Cu²⁺，
故答案為：鋅極：Cu²⁺+2e^-=Cu，Cu極：Cu=2e^-+Cu²⁺；
   ②根據(jù)Cu電極反應(yīng)：Cu=2e^-+Cu²⁺，當(dāng)銅片的質(zhì)量變化為12.8g時，轉(zhuǎn)移電子是0.4mol，
a極上電極反應(yīng)：O₂+4e^-+2H₂O-═4OH^-，轉(zhuǎn)移電子是0.4mol時，消耗的O₂在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.24L，
故答案為：2.24；
（5）①2CO₂（g）+2H₂O（l）═C₂H₄（g）+3O₂（g）△H₁=+1411.0kJ/mol
②2CO₂（g）+3H₂O（l）═C₂H₅OH（1）+3O₂（g）△H₂=+1366.8kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律反應(yīng)C₂H₄（g）+H₂O（l）═C₂H₅OH（l）等于②-①，所以△H=△H₂-△H₁=-44.2 kJ/mol，
故答案為：C₂H₄（g）+H₂O（l）═C₂H₅OH，△H=-44.2 kJ/mol．

點評：本題考查學(xué)生有關(guān)電化學(xué)、熱化學(xué)以及化學(xué)平衡的有關(guān)計算等綜合知識，可以根據(jù)教材知識來回答，難度較大．