Question

【题目】甲醇既可用于基本有机原料，又可作为燃料用于替代矿物燃料．

（1）以下是工业上合成甲醇的反应：

下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）．

温度
K

由表中数据判断反应I为 ______ 热反应(填“吸”或“放”)．某温度下，将2molCO和6mol充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得，则CO的转化率为 ______ ，此时的温度为 ______(从表中选择)．

（2）现以甲醇燃料电池，采用电解法来处理酸性含铬废水(主要含有时，实验室利用如图装置模拟该法：

①N电极的电极反应式为 ______ ．

②请完成电解池中转化为的离子反应方程式：______ +______ ______ = ______ +____________

（3）处理废水时，最后以形式除去，当时，沉淀完全，此时溶液的______.(已知，,)

Answer 1

【答案】放 80% 250℃ O2+4e-+4H+=2H2O 1；6；14H+；2；6；7H2O 5.6

【解析】

(1)根据图表中的数据可知，化学平衡常数随温度的升高而降低，再根据平衡移动原理进行解题；根据三段式进行解题即可，化学平衡常数等于生成物系数次方的乘积比上反应物系数次方的乘积；

(2)①由图可知图左侧装置为甲醇燃料电池，氢离子由质子交换膜由M电极区移向N电极区，则M为负极、N为正极，负极上发生氧化反应，甲醇失去电子，生成二氧化碳与氢离子，负极电极反应式为：CH3OH﹣6e﹣+H2O=6H++CO2↑，正极发生还原反应，氧气获得电子，与通过质子交换膜的氢离子结合为水，正极电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O；右侧装置为电解酸性含铬废水装置，与原电池正极相连的电极为电解池阳极，与原电池负极相连的电极为电解池阴极，据此解题；

②根据氧化还原反应中得失电子守恒进行配平即可；

(3)根据题中给出的溶度积Ksp=c（Cr3+）×c3（OH﹣）进行计算；

(1)由表中数据可知，随温度升高平衡常数减小，说明升高温度平衡逆向移动，则正反应为放热反应，故△H＜0，某温度下，将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c（CO）=0.2mol/L，则：

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始浓度（mol）：1 3 0

变化浓度（mol）：0.8 1.6 0.8

平衡浓度（mol）：0.2 1.4 0.8

CO转化率=0.8mol÷1mol×100%=80%，平衡常数K=c(CH3OH)/[c(CO)c2(H2)]=0.8÷(0.2×1.42)=2.041，故温度为250℃；

(2)①氢离子由质子交换膜由M电极区移向N电极区，则M为负极、N为正极，负极上发生氧化反应，甲醇失去电子，生成二氧化碳与氢离子，负极电极反应式为：CH3OH﹣6e﹣+H2O=6H++CO2↑，正极发生还原反应，氧气获得电子，与通过质子交换膜的氢离子结合为水，正极电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O，故答案为：O2+4e-+4H+=2H2O；

②电解池溶液里Cr2O72﹣转化为Cr3+，化合价降低共6价，左侧Fe电极为阳极，Fe失去电子生成Fe2+，酸性条件Fe2+将Cr2O72﹣还原为Cr3+，自身被氧化为Fe3+，化合价升高共1价，化合价升降最小公倍数为6，则Cr2O72﹣的系数为1，Fe2+的系数为6，反应离子方程式为：Cr2O72﹣+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，

故答案为：1；6；14H+；2；6；7H2O；

(3)Ksp=c（Cr3+）×c3（OH﹣）=6.4×10-31，c（Cr3+）=1×10-5mol·L﹣1 时，溶液中c（OH﹣）=4×10-9mol·L﹣1，则c（H+）==2.5×10-6mol·L﹣1，则pH=﹣lg2.5×10-6=5.6。