Question

【题目】开发、使用清洁能源发展“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题。氢气、甲醇是优质的清洁燃料，可制作燃料电池。

（1）已知：①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) ΔH1= -1275.6 kJ·mol-1，②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH2=-566.0 kJ·mol-1，③H2O(g)=H2O(l) ΔH3= -44.0 kJ·mol-1，

写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：_______________。

（2）工业上一般可采用如下反应来合成甲醇：2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) △H= -90.8kJmol-1。

①某温度下，将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中，充分反应10min后，达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L，则CO的转化率为____，以CH3OH表示该过程的反应速率v(CH3OH)=______。

②要提高反应2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)中CO的转化率，可以采取的措施是_______。

a．升温 b．加入催化剂 c．增加CO的浓度 d．加入H2 e．加入惰性气体 f．分离出甲醇

（3）如图是一个化学过程的示意图：

①图中甲池是________装置(填“电解池”或“原电池”)，其中OH－移向________极(填“CH3OH”或“O2”)。

②写出通入CH3OH的电极的电极反应式： ____________________________。

③乙池中总反应的离子方程式为______________________________________。

④当乙池中B(Ag)极的质量增加5.40g时，此时丙池某电极析出1.60g某金属，则丙中的某盐溶液可能是________(填序号)。

A．MgSO4 B．CuSO4 C．NaCl D．Al(NO3)3

Answer 1

【答案】CH3OH(1)+O2(g)=CO(g)+2H2O(1) △H= -442．8 kJmol-1 80% 0.08mol/(L·min) df 原电池 CH3OH CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O 4Ag++2H2O4Ag+O2↑+4H+ B

【解析】

（1）甲醇不完全燃烧生成CO和液态水，其反应方程式为CH3OH＋O2→CO＋2H2O，根据盖斯定律，，推出CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) △H== -442.8kJ·mol-1；

（2）①达到平衡时，n(CO)=0.2mol·L-1×2L=0.4mol，

2H2(g) + CO(g)CH3OH(g)

起始： 6 2 0

变化：3.2 1.6 1.6

平衡：2.8 0.4 1.6

CO的转化率为×100%=80%；根据化学反应速率的表达式，v(CH3OH)==0.08mol/(L·min)；

②a、该反应为放热反应，升温，平衡向逆反应方向移动，即CO转化率降低，故a不符合题意；

b、加入催化剂，使用催化剂，对化学平衡移动无影响，故b不符合题意；

c、增加CO的浓度，虽然平衡向正反应方向移动，但CO的转化率降低，故c不符合题意；

d、加入H2，平衡向正反应方向进行，CO的转化率增大，故d符合题意；

e、体积不变，加入惰性气体，组分浓度不变，化学平衡不移动，CO转化率不变，故e不符合题意；

f、分离出甲醇，减小生成物的浓度，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，故f符合题意；

答案选df；

（3）①根据甲池的装置图，甲池装置图为原电池，通CH3OH一极为负极，通氧气的一极为正极，根据原电池工作原理，OH－向负极移动，即向通CH3OH一极移动；

②甲池是燃料电池，相当于CH3OH在氧气燃烧，电解质为KOH溶液，C元素最终以CO32－形式存在，负极反应式为CH3OH＋8OH--6e-=CO32-＋6H2O；

③A电极接电池正极，A电极为阳极，电极反应式为2H2O-4e－=O2↑+4H＋， B电极为阴极，电极反应式为Ag＋＋e－=Ag，总反应离子方程式为4Ag＋+2H2O4Ag+O2↑+4H＋；

④乙池中B电极反应式为Ag＋+e-=Ag，B极增加5.40g，生成Ag的物质的量为=0.05mol，电路中转移电子物质的量为0.05mol，丙池某电极上析出金属，该电极为阴极，即D电极，乙池和丙池为串联电路，丙池通过的电子物质的量也为0.05mol，

A、硫酸镁中Mg位于H元素的前面，即阴极上不析出金属，故A不符题意；

B、电解CuSO4溶液时，D电极反应式为Cu2＋+2e-=Cu，转移电子0.05mol，析出铜的质量为1.60g，故B符合题意；

C、电解NaCl水溶液，没有金属析出，故C不符合题意；

D、电解Al(NO3)3水溶液，没有金属析出，故D不符合题意；

答案选B。