Question

(16分)化學反應的能量變化、速率、限度是化學研究的重要內容。
（1）有關研究需要得到C₃H₈(g) = 3C(石墨,s) + 4H₂(g)的ΔH，但測定實驗難進行。設計下圖可計算得到：
①ΔH      0（填>、<或=）
②ΔH =                      
（用圖中其它反應的反應熱表示）

（2）甲酸、甲醇、甲酸甲酯是重要化工原料。它們的一些性質如下：

物質	HCOOH	CH3OH	HCOOCH3
主要 性質	無色液體，與水互溶 K(HCOOH)>K(CH3COOH)	無色液體，與水互溶	無色液體，在水中溶解度小，與醇互溶

工業制備甲酸原理：HCOOCH₃(l) + H₂O(l)  HCOOH(l) + CH₃OH(l)，反應吸熱，但焓變的值很小。常溫常壓下，水解反應速率和平衡常數都較小。
①工業生產中，反應起始，在甲酸甲酯和水的混合物中加入少量甲酸和甲醇，從反應速率和限度的角度分析所加甲酸和甲醇對甲酸甲酯水解的影響。
甲醇：                                               。
甲酸：                                               。
某小組通過試驗研究反應HCOOCH₃轉化率隨時間變化的趨勢，在溫度T₁下，采用酯水比為1:2進行實驗，測得平衡是HCOOCH₃的轉化率為25%。
②預測HCOOCH₃轉化率隨時間的變化趨勢并畫圖表示。

③該反應在溫度T₁下的平衡常數K=          。
（保留兩位有效數字）
（3）HCOOH成為質子膜燃料電池的燃料有很好的發展前景。
寫出該燃料電池的電極反應式：
                                          。

Answer 1

（1）①　> (2分)　　　②ΔH₁－ΔH₂－ΔH₃  (2分)
（2）①甲醇：是很好的溶劑，能與水和HCOOCH₃，增大反應         接觸面積，加快反應速率；同時，甲醇也是生成物，生物濃度增   加，不利于平衡右移；(2分)
甲酸：甲酸能電離出H⁺作催化劑能加快反應速率，同時，甲    酸也是生成物，生成物濃度增加，不利于平衡右移。(2分)
② 如下圖 (2分)

③0.048    (2分)
（3）（+）O₂ + 4e- + 4H⁺ = 2H₂O   (2分)   (-) 2HCOOH - 4e- = 2CO₂ ↑+ 4H⁺  (2分)

解析試題分析：（1）①圖中的能量高低可知ΔH　>0　　　②由圖中可知，放出的總能量為∣ΔH₂+ΔH₃∣，而吸收的總為，∣ΔH₁∣=∣ΔH₂+ΔH₃∣-∣ΔH∣，
可得ΔH=ΔH₁－ΔH₂－ΔH₃
(2) ①審清題意里的“從反應速率和限度的角度分析”抓住影響化學反應速率和限度的相關知識，答“限度”的時候，要注意改變條件是什么，對平衡的影響是向正還是向逆，結果又是什么？
② 這個反應應該是先甲酸的濃度比較小，反應較慢，而后甲酸的濃度增加，反應速率加快，但甲酸又是生成物，它的濃度的增加又會抑制反應向右進行,所以畫圖的時候要表現出來。
③由酯水比為1:2可知，可設HCOOCH₃的濃度為a mol/L ，H₂O濃度為 2a mol/L
HCOOCH₃(l) +  H₂O(l)   HCOOH(l)   +   CH₃OH(l)
起始    a mol/L      2a mol/L        0               0
變化    0.25a mol/L  0.25a mol/L    0.25a mol/L    0.25a mol/L
平衡   0.75a mol/L   1.75a mol/L    0.25a mol/L    0.25a mol/L
K =" c(HCOOH)" ×c(CH₃OH) / c(HCOOCH₃)×c(H₂O)
="0.25a" mol/L ×0.25a mol/L÷0.75a mol/L ÷1.75a mol/L≈0.048
（3）此題關鍵字“質子膜”也就是酸性的電解質溶液，書寫電極反應式的時候要運用氧化還原反應的特點去寫就可以了。
考點：熱化學中的反應熱的計算；酯的水解及催化劑等對化學反應速率及限度的影響；化學平衡常數的計算；電化學中原電池的電極反應式的書寫。