Question

【題目】甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發和應用前景。

（1）工業上一般采用下列兩種反應合成甲醇：

反應Ⅰ： CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) ΔH1

反應Ⅱ： CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g) ΔH2

①下表所列數據是反應Ⅰ在不同溫度下的化學平衡常數（K）。

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

由表中數據判斷ΔH1____0 （填“＞”、“＝”或“＜”）。

② 某溫度下，將2mol CO和6 mol H2充入2L的密閉容器中，充分反應，達到平衡后，測得c(CO)＝ 0.2 mol／L，則CO的轉化率為___________，此時的溫度為_______（從上表中選擇）。

（2）已知在常溫常壓下：

① 2CH3OH(l) + 3O2(g) ＝ 2CO2(g) + 4H2O(l) ΔH1＝－1451.6kJ／mol

② 2CO (g)+ O2(g) ＝ 2CO2(g) ΔH2 ＝－566.0kJ／mol

寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態水的熱化學方程式：_________________________________________

（3）某實驗小組依據甲醇燃燒的反應原理，設計如圖所示的電池裝置：

①該電池的能量轉化形式為___________________________。

②工作一段時間后，測得溶液的pH減小。請寫出該電池的負極的電極反應式。_____________________________

③用該電池電解（惰性電極）500mL某CuSO4溶液，電解一段時間后，為使電解質溶液恢復到原狀態，需要向溶液中加入9.8g Cu(OH)2固體。則原CuSO4溶液的物質的量濃度為___________mol/L（假設電解前后溶液體積不變）。

Answer 1

【答案】< 80% 250℃ CH3OH(l)+O2(g) =CO(g)+2H2O(l) △H= - 442.8kJ/mol 化學能轉化為電能 CH3OH－6e-+ 8OH- = CO32- + 6H2O 0.2 mol/L

【解析】

（1）①由表中數據可知，升高溫度K減小，則化學平衡逆向移動，逆反應為吸熱反應，所以正反應是放熱反應。故△H1 <0；

②達到平衡時測得c（CO）=0.2mol/L，則消耗CO是2mol－0.2mol/L×2L＝1.6mol，所以CO的轉化率是×100％＝80％。平衡時氫氣的濃度是1.4mol/L，甲醇是0.8mol/L，所以此時K==2.041，因此溫度是250℃；（2）已知① 2CH3OH(l) + 3O2(g) ＝ 2CO2(g) + 4H2O(l) ΔH1＝－1451.6kJ／mol；② 2CO (g)+ O2(g) ＝ 2CO2(g) ΔH2 ＝－566.0kJ／mol；根據蓋斯定律：由①×—②×得甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態水的熱化學方程式為：CH3OH(l)+O2(g) =CO(g)+2H2O(l) △H=ΔH1×—ΔH2×=－1451.6kJ／mol×—（－566.0kJ／mol）× = - 442.8kJ/mol；（3）①甲烷燃燒電池是原電池，將化學能轉化為電能；②堿性條件下，電池負極上甲醇失電子發生氧化反應生成碳酸根離子，電極反應式為 ：CH3OH－6e-+ 8OH- = CO32- + 6H2O；③加入9.8g Cu（OH）2固體能使電解質溶液恢復原狀，n[Cu（OH）2]= =0.1mol，相當于加入0.1molCuO和0.1molH2O，根據Cu原子守恒得n（CuSO4）=n[Cu（OH）2]=0.1mol，則c（CuSO4）==0.2mol/L。