Question

【題目】甲醇是重要的工業原料。煤化工可以利用煤炭制取水煤氣從而合成甲醇：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。

已知①常壓下反應的能量變化如圖所示。

②

化學鍵	H—H	H—O	O===O
鍵能kJ/mol	436	x	496

③CO(g)＋1/2O2(g)===CO2(g)ΔH＝－280 kJ/mol；

H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－284 kJ/mol

H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ/mol

請回答下列問題：

(1)請寫出表示氣態甲醇燃燒熱的熱化學方程式_______________________。

(2)H—O鍵的鍵能x為________ kJ/mol。

(3)甲醇氣體分解為CO和H2兩種氣體的反應的活化能為________ kJ/mol。

(4)在____(填“高溫”或“低溫”)情況下有利于CO和H2制備甲醇的反應自發進行。

(5)某興趣小組同學利用甲醇燃料電池探究電浮選法處理污水的一種方式：保持污水的pH在5.0～6.0之間，通過電解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3具有吸附性，可吸附污物而沉積下來，具有凈化水的作用。裝置如圖所示。

甲　　　　　　乙

①寫出甲池的A極電極反應式：__________________________。

②若乙池實驗時污水中離子濃度較小，導電能力較差，凈水效果不好，此時應向污水中加入適量的________。

A．H2SO4 B．BaSO4 C．Na2SO4 D．NaOH E．CH3CH2OH

Answer 1

【答案】CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－757 kJ/mol462510低溫CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2OC

【解析】

(1)燃燒熱的熱化學方程式中，可燃物為1 mol，反應生成穩定的氧化物。根據蓋斯定律可得所求熱化學方程式。

(2)反應熱＝反應物總鍵能－生成物總鍵能，進而計算x的值。

(3) 由圖象判斷，活化能為活化分子具有的能量。

(4)CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH＝－91 kJ/mol的ΔH＜0、ΔS＜0，ΔH－TΔS＜0反應自發進行，故在低溫下反應具有自發性。

(5)①甲池的A極為負極，發生氧化反應，堿性環境下生成CO。

②H2SO4能夠與氫氧化鐵反應；BaSO4不溶于水，不能增大導電能力；Na2SO4與氫氧化鐵不發生反應，能夠增大導電能力；NaOH能夠與顯堿性，使得生成的氫氧化鐵膠體形成沉淀，；CH3CH2OH屬于非電解質，不能增大導電能力，以此解答。

(1)燃燒熱的熱化學方程式中，可燃物為1mol，反應生成穩定的氧化物。由圖1可得熱化學方程式：①CO(g)+2H2(l)=CH3OH(g)△H=-91kJ/mol，又已知：②CO(g)+O2(g)═CO2(g)△H=-280kJ/mol，③H2(g)+O2(g)═H2O(l)△H=-284 kJ/mol，根據蓋斯定律，③×2+②-①可得：CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-757kJ·mol-1，

故答案為：CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-757kJ·mol-1；

(2)已知：H2(g)+O2(g)═H2O(l)△H=-284 kJ/mol，H2O(l)═H2O(g)△H=+44kJ/mol，二者相加可得：H2(g)+O2(g)═H2O(g)△H=-240 kJ/mol，反應熱=反應物總鍵能-生成物總鍵能，則436kJ/mol+×496kJ/mol-2×x kJ/mol=-240kJ/mol，解得x=462，

故答案為：462；

(3)根據圖像，甲醇氣體分解為CO和H2兩種氣體的反應的活化能=91 kJ/mol +419 kJ/mol =510 kJ/mol，

故答案為：510；

(4)CO(g)+2H2(l)=CH3OH(g)△H=-91kJ/mol的△H＜0、△S＜0，△H-T△S＜0反應自發進行，故在低溫下反應具有自發性，

故答案為：低溫；

(5)①甲池的A極為負極，發生氧化反應，電極反應式為CH3OH - 6e-+ 8OH-=CO32-+ 6H2O，故答案為：CH3OH - 6e-+ 8OH-=CO32-+ 6H2O；

②A．H2SO4能夠與氫氧化鐵反應，錯誤；

B．BaSO4不溶于水，不能增大導電能力，錯誤；

C．Na2SO4與氫氧化鐵不發生反應，能夠增大導電能力，正確；

D．NaOH能夠與顯堿性，使得生成的氫氧化鐵膠體形成沉淀，錯誤；

E．CH3CH2OH屬于非電解質，不能增大導電能力，錯誤；

故選C。