Question

(15分)甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景．请回答下列与甲醇有关的问题．
(1)甲醇分子是____________分子(填“极性”或“非极性”)．
(2)工业上一般可采用如下反应来合成甲醇：CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)△H=﹣86.6KJ/mol，在T℃时，往一个体积固定为1L的密闭容器中加入1mol CO和2mol H₂，反应达到平衡时，容器内的压强是开始时的3/5．
①达到平衡时，CO的转化率为____________
②下列选项能判断该反应达到平衡状态的依据的有____________

A．2v(H2)=v(CH3OH)	B．CO的消耗速率等于CH3OH的生成速率
C．容器内的压强保持不变	D．混合气体的密度保持不变

E．混合气体的颜色保持不变    F．混合气体的平均相对分子质量不随时间而变化
(3)已知在常温常压下：
①2CH₃OH(1)+3O₂(g)=2CO₂(g)+4H₂O(g)     △H=﹣akJ·mol^﹣1
②2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g)                    △H=﹣bkl·mol^﹣1
③H₂O(g)=H₂O(1)                           △H=﹣ckJ·mol^﹣1
则CH₃OH(1)+O₂(g)==CO(g)+2H₂O(1)           △H=____________kJ·mol^﹣1
(4)由甲醇、氧气和NaOH溶液构成的新型手机电池，可使手机连续使用一个月才充一次电．
①该电池负极的电极反应式为____________________________________．
②若以该电池为电源，用石墨做电极电解200mL含有如下离子的溶液．

离子	Cu2+	H+	Cl﹣	SO42﹣
c/mol·L﹣1	0.5	2	2	0.5

   电解一段时间后，当两极收集到相同体积(相同条件)的气体时(忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)阳极上收集到氧气的质量为____________．

Answer 1

（1）极性（2分）
（2）60%（2分）   CF（2分，全对得2分，只选1个且正确的得1分，选错1个扣1分）
（3）(b－a－4c)/2（3分）
（4）CH₃OH－6e^－＋8OH^－＝CO₃^2－＋6H₂O（3分）  3.2g（3分，数值正确、未写单位的扣1分）

试题分析：（1）甲醇分子中的化学键都是极性键，且甲醇分子结构不对称，故甲醇是极性分子；（2）①根据化学平衡三行式计算，设消耗的一氧化碳物质的量为x；
CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）
起始量（mol） 1          2             0
变化量（mol） x       2x         x
平衡量（mol）1-x     2-2x         x
1-x+2-2x+x=3×3/5x=0.6
一氧化碳转化率=60%；②A、2v(H₂)=v(CH₃OH)，没有明确是正、逆反应速率 ，且速率之比不等于化学计量数之比，不能作为平衡标志，错误；B、CO的消耗速率等于CH₃OH的生成速率，均为正反应速率，不能作为平衡标志，错误；C、随着反应的进行，容器内气体的物质的量不断改变，容器内的压强不断改变，若容器内的压强保持不变，说明反应达到平衡状态，正确；D、根据质量守恒定律知，容器内气体质量不变，体积固定，混合气体的密度保持不变，不能说明反应达到平衡状态，错误；E、反应混合气中各组分均为无色气体，混合气体的颜色保持不变，不能说明反应达到平衡状态，错误；F、根据质量守恒定律知，随着反应的进行，容器内气体质量不变，物质的量变化，混合气体的平均相对分子质量不断变化，若混合气体的平均相对分子质量不随时间而变化，说明反应达到平衡状态，正确；选CF；（3）①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H═-akJ?mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H═-bkJ?mol^-1
③H₂O（g）═H₂O（l）△H═-ckJ?mol^-1
依据盖斯定律计算，①/2—②/2+③×2得到热化学方程式：CH₃OH（l）+O₂（g）═CO（g）+2H₂O（l）△H═(b－a－4c)/2 kJ·mol^﹣1；（4）①由甲醇、氧气和NaOH溶液构成的燃料电池，通入甲醇的一极发生氧化反应生成碳酸根和水，作原电池的负极，电极反应式为：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；②根据题意知，阳极电极反应为：2Cl  ^--2e^-=Cl₂↑，4OH^--4e-=2H₂O+O₂↑，  阴极电极反应为：Cu²⁺+2e^-=Cu， 2H⁺+2e^-=H₂↑；阳极氯气和阴极氢气相同，设阳极生成的氧气物质的量为x，阴极上也应生成氢气物质的量x，根据电子守恒将题给数据代入列式：0.4+4x=0.2+0.4+2x，解得x=0.1mol，阳极上收集到氧气的物质的量0.1mol，质量为3.2g。