Question

【題目】甲醇（沸點(diǎn)65℃）是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景。

（1）常溫下，1g甲醇完全燃燒生成液態(tài)水時(shí)放出22.7kJ的熱量，寫出表示甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式 ________________________________________________。

（2）現(xiàn)有反應(yīng)CO(g)＋2H2(g) =CH3OH(g)過(guò)程中能量變化如圖所示，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式_______________________________；

該反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù) K（250℃）____K（350℃）（填“大于”或“小于”）,

若恒溫恒容下，將3molCO和6molH2充入密閉容器中進(jìn)行該反應(yīng)，反應(yīng)達(dá)到平衡，測(cè)得容器內(nèi)壓強(qiáng)為開始時(shí)的0.6倍，CO的轉(zhuǎn)化率為_______。

（3）以甲醇、氧氣為原料，KOH溶液作為電解質(zhì)構(gòu)成燃料電池總反應(yīng)為：2CH3OH+3O2+4OH- =2CO32-+6H2O，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為：________________________。

（4）如果以該燃料電池為電源，石墨作兩極電解飽和食鹽水，則該電解過(guò)程中陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為：_____________；如果電解一段時(shí)間后NaC1溶液的體積為1L，溶液中的OH-物質(zhì)的量濃度為0.01 molL-1（25℃下測(cè)定），則理論上消耗氧氣的體積為_________mL（標(biāo)況下）。

Answer 1

【答案】 CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=－726.4kJ/mol CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH＝－91 kJ·mol－1 大于 60% CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O 2Cl--2e-=Cl2↑ 56

【解析】(1). 甲醇的沸點(diǎn)是65℃，則常溫下甲醇為液體，1g甲醇完全燃燒生成液態(tài)水時(shí)放出22.7kJ的熱量，則1mol甲醇完全燃燒生成液態(tài)水時(shí)放出的熱量為：22.7kJ×32=726.4kJ，所以表示甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式為CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=－726.4kJ/mol，故答案為：CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=－726.4kJ/mol；

(2). 據(jù)圖可知，反應(yīng)CO(g)＋2H2(g) =CH3OH(g)的△H=－(510－419)kJ/mol=－91kJ·mol－1，則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH＝－91kJ·mol－1；因CO(g)＋2H2(g) =CH3OH(g)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，化學(xué)平衡常數(shù)減小，則K（250℃）大于K（350℃）；若恒溫恒容下，將3molCO和6molH2充入密閉容器中進(jìn)行該反應(yīng)，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，測(cè)得容器內(nèi)壓強(qiáng)為開始時(shí)的0.6倍，在恒溫恒容的條件下，容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)比等于氣體物質(zhì)的量之比，根據(jù)平衡三段式法有：

CO(g)＋2H2(g) =CH3OH(g)

起始量(mol) 3 6 0

轉(zhuǎn)化量(mol) x 2x x

平衡量(mol) 3－x 6－2x x

則=0.6，解得x=1.8mol，所以CO的轉(zhuǎn)化率為×100%=60%，故答案為：CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH＝－91kJ·mol－1；大于；60%；

(3). 以甲醇、氧氣為原料，KOH溶液作為電解質(zhì)構(gòu)成燃料電池，總反應(yīng)為：2CH3OH+3O2+4OH- =2CO32-+6H2O，在堿性條件下，燃料電池的正極反應(yīng)式為3O2＋12e－＋6H2O=12OH－，利用總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式得負(fù)極反應(yīng)式為：CH3OH+8OH――6e－=CO32－+6H2O，故答案為：CH3OH+8OH――6e－=CO32－+6H2O；

(4). 以該燃料電池為電源，石墨作兩極電解飽和食鹽水，氯離子在陽(yáng)極上失電子生成氯氣，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為：2Cl－-2e－=Cl2↑；該電解池的陰極反應(yīng)式為：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，電解一段時(shí)間后NaC1溶液的體積為1L，溶液中的OH－物質(zhì)的量濃度為0.01 molL-1（25℃下測(cè)定），則溶液中OH－物質(zhì)的量為1L×0.01 molL-1=0.01mol，由陰極反應(yīng)式2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－可知，電路中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.01mol，根據(jù)電池的正極反應(yīng)式3O2＋12e－＋6H2O=12OH－得理論上消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣的體積為0.01mol÷4×22.4mol/L=0.056L=56mL，故答案為：2Cl－-2e－=Cl2↑；56。