Question

(15分)甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發和應用前景．請回答下列與甲醇有關的問題．
(1)甲醇分子是____________分子(填“極性”或“非極性”)．
(2)工業上一般可采用如下反應來合成甲醇：CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)△H=﹣86.6KJ/mol，在T℃時，往一個體積固定為1L的密閉容器中加入1mol CO和2mol H₂，反應達到平衡時，容器內的壓強是開始時的3/5．
①達到平衡時，CO的轉化率為____________
②下列選項能判斷該反應達到平衡狀態的依據的有____________

A．2v(H2)=v(CH3OH)	B．CO的消耗速率等于CH3OH的生成速率
C．容器內的壓強保持不變	D．混合氣體的密度保持不變

E．混合氣體的顏色保持不變    F．混合氣體的平均相對分子質量不隨時間而變化
(3)已知在常溫常壓下：
①2CH₃OH(1)+3O₂(g)=2CO₂(g)+4H₂O(g)     △H=﹣akJ·mol^﹣1
②2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g)                    △H=﹣bkl·mol^﹣1
③H₂O(g)=H₂O(1)                           △H=﹣ckJ·mol^﹣1
則CH₃OH(1)+O₂(g)==CO(g)+2H₂O(1)           △H=____________kJ·mol^﹣1
(4)由甲醇、氧氣和NaOH溶液構成的新型手機電池，可使手機連續使用一個月才充一次電．
①該電池負極的電極反應式為____________________________________．
②若以該電池為電源，用石墨做電極電解200mL含有如下離子的溶液．

離子	Cu2+	H+	Cl﹣	SO42﹣
c/mol·L﹣1	0.5	2	2	0.5

   電解一段時間后，當兩極收集到相同體積(相同條件)的氣體時(忽略溶液體積的變化及電極產物可能存在的溶解現象)陽極上收集到氧氣的質量為____________．

Answer 1

（1）極性（2分）
（2）60%（2分）   CF（2分，全對得2分，只選1個且正確的得1分，選錯1個扣1分）
（3）(b－a－4c)/2（3分）
（4）CH₃OH－6e^－＋8OH^－＝CO₃^2－＋6H₂O（3分）  3.2g（3分，數值正確、未寫單位的扣1分）

試題分析：（1）甲醇分子中的化學鍵都是極性鍵，且甲醇分子結構不對稱，故甲醇是極性分子；（2）①根據化學平衡三行式計算，設消耗的一氧化碳物質的量為x；
CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）
起始量（mol） 1          2             0
變化量（mol） x       2x         x
平衡量（mol）1-x     2-2x         x
1-x+2-2x+x=3×3/5x=0.6
一氧化碳轉化率=60%；②A、2v(H₂)=v(CH₃OH)，沒有明確是正、逆反應速率 ，且速率之比不等于化學計量數之比，不能作為平衡標志，錯誤；B、CO的消耗速率等于CH₃OH的生成速率，均為正反應速率，不能作為平衡標志，錯誤；C、隨著反應的進行，容器內氣體的物質的量不斷改變，容器內的壓強不斷改變，若容器內的壓強保持不變，說明反應達到平衡狀態，正確；D、根據質量守恒定律知，容器內氣體質量不變，體積固定，混合氣體的密度保持不變，不能說明反應達到平衡狀態，錯誤；E、反應混合氣中各組分均為無色氣體，混合氣體的顏色保持不變，不能說明反應達到平衡狀態，錯誤；F、根據質量守恒定律知，隨著反應的進行，容器內氣體質量不變，物質的量變化，混合氣體的平均相對分子質量不斷變化，若混合氣體的平均相對分子質量不隨時間而變化，說明反應達到平衡狀態，正確；選CF；（3）①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H═-akJ?mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H═-bkJ?mol^-1
③H₂O（g）═H₂O（l）△H═-ckJ?mol^-1
依據蓋斯定律計算，①/2—②/2+③×2得到熱化學方程式：CH₃OH（l）+O₂（g）═CO（g）+2H₂O（l）△H═(b－a－4c)/2 kJ·mol^﹣1；（4）①由甲醇、氧氣和NaOH溶液構成的燃料電池，通入甲醇的一極發生氧化反應生成碳酸根和水，作原電池的負極，電極反應式為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；②根據題意知，陽極電極反應為：2Cl  ^--2e^-=Cl₂↑，4OH^--4e-=2H₂O+O₂↑，  陰極電極反應為：Cu²⁺+2e^-=Cu， 2H⁺+2e^-=H₂↑；陽極氯氣和陰極氫氣相同，設陽極生成的氧氣物質的量為x，陰極上也應生成氫氣物質的量x，根據電子守恒將題給數據代入列式：0.4+4x=0.2+0.4+2x，解得x=0.1mol，陽極上收集到氧氣的物質的量0.1mol，質量為3.2g。