Question

【题目】“一碳化学”是以分子中只含一个碳原子的化合物(如CO、CH4等)为原料来合成一系列化工原料和燃料的化学。发展“一碳化学”，开发利用我国相对丰富的煤炭资源具有重要的战略意义和经济价值。下面是以焦炭为原料，经“一碳化学”途径制取乙二醇的过程：

（1）在容积为2L的密闭容器中，由CO和H2合成乙醇的反应为

2CO（g）+ 4H2（g）CH3CH2OH（g）+ H2O(g)，在其他条件不变的情况下，CO的转化率随温度的变化如图所示（注：T1、T2均大于280℃)：

①根据上图可推知该反应ΔH_________0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

②该反应的平衡常数表达式为____________，降低温度平衡常数将_____（填“变大”、“变小”或“不变”）。

③下列说法中能判断该反应达到化学平衡状态的是_________（选填编号）。

a．容器中的压强不变 b．混合气体的密度不再变化

c．v正（CO）=2v逆（H2O） d．混合气体的平均相对分子质量不再变化

（2）草酸二甲酯水解产物草酸（H2C2O4）为二元中强酸

①用离子方程式解释KHC2O4溶液显酸性的原因：_______________。

②向0.1mol/L的草酸氢钾溶液里滴加NaOH溶液至中性，此时溶液里各粒子浓度关系正确的是________（填序号）。

a.c（K+）=c（HC2O4-）+c（H2C2O4）+c（C2O42-）

b.c（K+）+c（Na+）=c（HC2O4-）+c（C2O42-）

c.c（Na+）=c（H2C2O4）+c（C2O42-）

d.c（K+）＞c（Na+）

（3）CH3OH（l）气化时吸收的热量为27kJ/mol，CH3OH（g）的燃烧热为677kJ/mol，请写出CH3OH（l）完全燃烧的热化学方程式______________________________。以甲醇为原料，使用酸性电解质构成燃料电池，该燃料电池的负极反应式为_____________。

Answer 1

【答案】 ＜ K= 变大 a c d HC2O4- H++C2O42-， HC2O4-+H2OH2C2O4+OH-，因为电离程度大于水解程度，所以呈酸性 a d CH3OH（l）+ 2 O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-650kJ/mol CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+

【解析】（1）① 根据上图可知，T2达到平衡时间较短，反应速率较快，温度较高，T2条件下CO的转化率较T1的低，则温度越高，转化率越低，可推知对于反应2CO（g）+ 4H2（g） CH3CH2OH（g）+ H2O(g)，升高温度，平衡向该反应逆反应方向移动，ΔH＜0；②根据反应2CO（g）+ 4H2（g） CH3CH2OH（g）+ H2O(g)可得平衡常数表达式为K=，降低温度，平衡向正反应方向移动，生成物的浓度增大，反应物的浓度降低，则平衡常数将变大；③a．该反应正反应方向为气体体积减小的方向，反应未达平衡时，容器中压强始终会变化，当压强不变时，说明反应到达平衡，选项a正确； b．反应在在容积为2L的密闭容器中，反应物都为气体，气体的总质量不变，容器的体积始终不变，则密度始终不变，不能说明反应到达平衡，选项b错误； c．根据反应可知，自始至终v正（CO）=2v正（H2O），若v正（CO）=2v逆（H2O），则v正（H2O）=v逆（H2O），说明反应到达平衡，选项c正确； d．该反应只有气体参加且正反应方向为气体体积减小的方向，根据M（平）=，反应未达平衡时，混合气体的平均相对分子质量不始终变化，混合气体的平均相对分子质量不变，则说明反应到达平衡状态，选项d错误；答案选：acd；(2) ①KHC2O4溶液中存在电离平衡：HC2O4- H++C2O42-， 水解平衡：HC2O4-+H2OH2C2O4+OH-，溶液显酸性表明它的电离程度大于水解程度，所以呈酸性；②a．根据物料守恒可得c（K+) = c(HC2O4-) + c(H2C2O4) + c(C2O42-)，选项a正确； b．根据电荷守恒可得c(K+) + c(Na+) = c(HC2O4-) +2 c(C2O42-)，选项b错误；c．由物料守恒：c（K+) = c(HC2O4-) + c(H2C2O4) + c(C2O42-)，电荷守恒：c(K+) + c(Na+) = c(HC2O4-) +2 c(C2O42-)，由电荷守恒式子减去物料守恒式子可得：c(Na+) = c(C2O42-) -c(H2C2O4) ，选项c错误；d．若加入的NaOH与KHC2O4恰好反应c(K+) = c(Na+)。此时溶液呈碱性，故加入的NaOH的物质的量要比KHC2O4少，所以c(K+) > c(Na+)，选项d正确。答案选ad；（5）CH3OH（l）气化时吸收的热量为27kJ/mol，CH3OH（g）的燃烧热为677kJ/mol，则CH3OH（l）的燃烧热为677kJ/mol-27kJ/mol=650 kJ/mol，故CH3OH（l）完全燃烧的热化学方程式为：CH3OH（l）+ 2 O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-650kJ/mol；总反应式为2CH3OH+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O，正极是还原反应，氧气在正极放电，酸性条件下获得电子生成水，正极电极反应式为：3O2+12H++12e-=6H2O，总反应式减去正极反应式可得负极电极反应式为：2CH3OH+2H2O-12e-=2CO2+12H+，即CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+。