Question

甲醇又称“木精”是重要的溶剂和基本有机原料，工业上常以CO和H₂为原料合成甲醇．

（1）已知CO的燃烧热为-283.0kJ?mol^-1，甲醇的燃烧热为-726.5kJ?mol^-1，则CH₃OH（1）不完全燃烧生成CO（g）和H₂O（1）的热化学方程式为

 

．
（2）工业上常利用反应：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），△H＜0合成甲醇，在230℃?270℃最为有利．为研究合成气最合适的起始组成比，在230℃、250℃和270℃进行实验，结果如图1所示，则230℃时的实验结果所对应的曲线是

 

（填字母，下同）．该温度下工业生产适宜釆用的合成气组成n（H₂）：n（CO）的比值范围是

 

　（填字母）．
A.1?1.5　　　B.2.5?3　　C.3.5?4.5
（3）制甲醇所需要的氢气，可用下列反应制取：
H₂O（g）+CO（g）?H₂（g）+CO₂（g）△H＜0某温度下，该反应的平衡常数K=1．
①若降低温度，该反应的K值将

 

（填“增大”，“减小”或“不变”）
②该温度下，若起始时c（CO）=1mol?L^-1，c（H₂O）=2mol?L^-1，反应进行一段时间后，测得H₂的物质的量浓度为0.5mol?L^-1，则此时该反应的v（正）

 

（填“＞”“＜”或“=”）v（逆）
（4）某研究小组设计了如图2所示的甲醇燃料电池装置．
①该电池工作时，OH-向

 

（填“a”或“b”）极移动．
②电池工作一段时间后，测得溶液的pH减小，则该电池总反应的离子方程式为

 

．

Answer 1

考点：热化学方程式,化学电源新型电池,化学平衡建立的过程,化学平衡的影响因素

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）根据燃烧热书写热化学方程式根据盖斯定律来计算化学反应的反应热；
（2）依据反应是放热反应，温度越高，反应物转化率越小；CO为有毒气体反应时尽可能完全转化；
（3）①反应是放热反应，降低温度平衡正向进行；
②依据化学三段式列式计算，结合浓度商和平衡常数比较判断反应进行的方向；
（4）①装置图分析可知a为正极，b为负极，原电池中阴离子移向负极；
②电池反应为甲醇和氧气反应生成碳酸钾、水，结合电荷守恒书写离子方程式．

解答： 解：（1）由CO（g）和CH₃OH（l）的燃烧热△H分别为-283.0kJ?mol^-1和-726.5kJ?mol^-1，则
①CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0kJ?mol^-1 
②CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2 H₂O（l）△H=-726.5kJ?mol^-1 
由盖斯定律可知用②-①得反应CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2 H₂O（l），
该反应的反应热△H=-726.5kJ?mol^-1-（-283.0kJ?mol^-1）=-443.5kJ?mol^-1，
即为：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2 H₂O（l）△H=-443.5kJ?mol^-1，
故答案为：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2 H₂O（l）△H=-443.5kJ?mol^-1；
（2）工业上用反应CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），△H＜0低压合成甲醇，在230℃～270℃最为有利，根据合成甲醇是放热反应，温度越低转化率越大，结合图象可知，270℃的实验结果所对应的曲线是Z；230℃的实验结果所对应的曲线是X，230℃时，工业生产釆用的合成气组成n（H₂）：n（CO）的比值为2.5?3时，CO转化率已经很高，故选B．
故答案为：X；B；
（3）①反应是放热反应，降低温度，平衡正向进行，该反应的K值将增大；
②若起始时c（CO）=1mol/L，c（H₂O）=2mol/L，反应进行一段时间后，测得H₂的浓度为0.5mol/L
                H₂O（g）+CO（g）?H₂（g）+CO₂（g）△H＜0 
起始量（mol/L）  2         1      0       0
变化量（mol/L）  0.5      0.5      0.5     0.5
某时刻（mol/L）  1.5      0.5      0.5     0.5
Qc=

0.5×0.5

1.5×0.5

=

1

3

＜K=1，反应正向进行，此时该反应v（正）＞v（逆）；
故答案为：＞；
（4）①装置图分析可知a为正极，b为负极，原电池中阴离子移向负极；
故答案为：b；
②电池反应为甲醇和氧气反应生成碳酸钾、水，反应的离子方程式为：2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O；
故答案为：2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O．

点评：本题考查了热化学方程式和盖斯定律计算应用，化学平衡常数、化学平衡影响因素分析判断，原电池原理的分析应用，掌握基础是关键，题目难度中等．