Question

【题目】能源短缺是人类社会面临的重大问题．甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景．
（1）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇： 反应I：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H1
反应II：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H2
①上述反应符合“原子经济”原则的是（填“I”或“Ⅱ”）．
②下表所列数据是反应I在不同温度下的化学平衡常数（K）．

温度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

由表中数据判断△H10 （填“＞”、“=”或“＜”）．
③某温度下，将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c（CH3OH）=0.8mol/L，则CO的转化率为 ， 此时的温度为（从上表中选择）．
④恒温、恒容时，下列情况不能说明反应I已经达到化学平衡状态的是 ．
a、容器各物质的浓度保持不变； b、容器内压强保持不变；
c、υ（CO）消耗═1/2υ（H2）生成 　 d、容器内的密度保持不变
（2）25℃、101kPa时，燃烧16g液体甲醇生成CO2和H2O（l），放出的热量为363.26kJ，写出甲醇燃烧的热化学方程式： ．
（3）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计一个燃料电池电解Na2SO4溶液（图如下）．请根据图示回答下列问题：
①通入甲醇蒸气的电极应为极（填写“正”或“负”），该电极上发生的电极反应是（填字母代号）．
a.2CH3OH﹣12e﹣+3O2═2CO2+4H2O
b．CH3 OH﹣6e﹣+8OH﹣═CO32﹣+6H2O
c．O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣
d．O2﹣4e﹣+4H+═2H2O
②写出电极A的名称 ． 写出B电极的电极反应式 ．
③当碱性甲醇燃料电池消耗3.36L 氧气时（折合为标准状况），理论上电解Na2SO4溶液生成气体的总物质的量是 ．

Answer 1

【答案】
（1）Ⅰ；＜；80%；250℃； d
（2）CH3OH（l）+ O2（g ）═CO2（g ）+2H2O（l）△H1=﹣726.52 kJ/mol
（3）负； b；阴极；4OH﹣﹣4e﹣═O2↑+2H2O；0.45mol
【解析】解：（1）①“原子经济”是指在化学品合成过程中，所用的所有原材料尽可能多的转化到最终产物中，分析反应可知，反应Ⅰ中原子利用率为100%，符合“原子经济”，故答案为：Ⅰ；

②由表数据可知，温度升高，平衡常数减小，说明平衡逆向进行，逆向是吸热反应，正向放热反应，即△H1＜0，故答案为：＜；

③按反应Ⅰ充分反应达到平衡后，测得c（CH3OH）=0.8mol/L，其物质的量为1.6mol，则：

CO （g）+2H2 （g）CH3OH （g）

起始量（mol）：2 6 0

变化量（mol）：1.6 3.2 1.6

平衡量（mol）：0.4 2.8 1.6

CO的转化率= ×100%=80%，

此时的平衡常数K= ≈2.041，所以温度为250℃，

故答案为：80%；250℃；

④a．容器各物质的浓度保持不变，说明反应到达平衡，故a正确；

b．随反应进行，容器内气体物质的量进行，容器内压强减小，容器内压强保持不变，说明反应到达平衡，故b正确；

c．由方程式可知υ（CO）生成═ υ（H2）生成，而υ（CO）消耗═ υ（H2）生成，说明υ（CO）生成═υ（CO）消耗，反应到达平衡状态，故c正确；

d．混合气体总质量不变，容器容积始终不变，容器内的密度始终保持不变，故d错误，

故选：d；（2）1mol甲醇燃烧放出的热量为363.26kJ× =726.52 kJ，热化学方程式为：CH3OH（l）+ O2（g ）═CO2（g ）+2H2O（l）△H1=﹣726.52 kJ/mol，

故答案为：CH3OH（l）+ O2（g ）═CO2（g ）+2H2O（l）△H1=﹣726.52 kJ/mol；（3）①原电池负极发生氧化反应，反应中甲醇发生氧化反应，甲醇蒸气的电极应为负极，甲醇失去电子，碱性条件下生成碳酸根离子与水，负极电极反应式为：CH3 OH﹣6e﹣+8OH﹣═CO32﹣+6H2O，

故答案为：负；b；

②电解池中A连接电源负极，则A为阴极，B连接电源正极，B为阳极，阳极上发生氧化反应，氢氧根离子放电生成氧气与水，阳极电极反应式为：；4 OH﹣﹣4 e﹣═O2↑+2H2O，

故答案为：阴极；4 OH﹣﹣4 e﹣═O2↑+2H2O；

③标况下，3.36L 氧气物质的量为 =0.15mol，电解池总反应为2H2O 2H2↑+O2↑，根据电子转移守恒，生成氢气、氧气物质的量为3×0.15mol=0.45mol，

故答案为：0.45mol．

（1）①“原子经济”是指在化学品合成过程中，所用的所有原材料尽可能多的转化到最终产物中；

②由表数据可知，温度升高，平衡常数减小，说明平衡逆向进行；

③按反应Ⅰ充分反应达到平衡后，测得c（CH3OH）=0.8mol/L，其物质的量为1.6mol，则：

	CO （g）+	2H2 （g）	CH3OH （g）
起始（mol）	2	6	0
转化（mol）	1.6	3.2	1.6
平衡（mol）	0.4	2.8	1.6

CO转化率= ×100%；根据K= 计算平衡常数，进而判断温度；

④可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的其它一些量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不变化说明到达平衡；（2）1mol甲醇燃烧放出的热量为363.26kJ× =726.52 kJ，注明物质的聚集状态与反应热书写热化学方程式；（3）①原电池负极发生氧化反应，反应中甲醇发生氧化反应，失去电子，碱性条件下生成碳酸根离子与水；

②电解池中A连接电源负极，则A为阴极，B连接电源正极，B为阳极，阳极上发生氧化反应，氢氧根离子放电生成氧气与水；

③电解池总反应为2H2O 2H2↑+O2↑，根据电子转移守恒计算氢气、氧气物质的量．