Question

甲醇燃料分為甲醇汽油和甲醇柴油。工業上合成甲醇的方法很多。
（1）一定條件下發生反應：
CO₂(g) +3H₂(g) ＝CH₃OH(g)+H₂O(g) △H₁
2CO (g) +O₂(g) ＝2CO₂(g)  △H₂
2H₂(g)+O₂(g) ＝2H₂O(g)   △H₃
則　CO(g) + 2H₂(g) CH₃OH(g)　的△H＝               。
（2）在容積為2L的密閉容器中進行反應：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g) ，其他條件不變，在300℃和500℃時，物質的量n(CH₃OH) 與反應時間t的變化曲線如圖所示。該反應的△H    0 （填>、<或=）。

（3）若要提高甲醇的產率，可采取的措施有____________（填字母）。

A．縮小容器體積

B．降低溫度

C．升高溫度

D．使用合適的催化劑

E．將甲醇從混合體系中分離出來
（4）CH₄和H₂O在催化劑表面發生反應CH₄+H₂OCO+3H₂，T℃時，向1 L密閉容器中投入1 mol CH₄和1 mol H₂O(g)，5小時后測得反應體系達到平衡狀態，此時CH₄的轉化率為50% ，計算該溫度下的平衡常數     （結果保留小數點后兩位數字）。
（5）以甲醇為燃料的新型電池，其成本大大低于以氫為燃料的 傳統燃料電池，目前得到廣泛的研究，如圖是目前研究較多的一類固體氧化物燃料電池工作原理示意圖。回答下列問題：

①B極的電極反應式為                     。
②若用該燃料電池做電源，用石墨做電極電解硫酸銅溶液，當電路中轉移1mole^- 時，實際上消耗的甲醇的質量比理論上大，可能原因是                     。
（6）25℃時，草酸鈣的Ksp=4.0×10^-8,碳酸鈣的Ksp=2.5×10^-9。向20ml碳酸鈣的飽和溶液中逐滴加入8.0×10^-4 mol·L^-1的草酸鉀溶液20ml，能否產生沉淀       （填“能”或“否”）。

Answer 1

（1）△H₁+△H₂ －△H₃ （2）＜ （3）ABE （4）6.75 
（5）①CH₃OH + 3O^2- -6e^-= CO₂+ 2H₂O；②甲醇不完全被氧化，生成C或CO 或 電池能量轉化率達不到100% 其它合理答案都可以   （6）否

解析試題分析：（1）根據蓋斯定律計算：總反應為①+②－③，總反應的△H同樣變化。
（2）從300℃到500℃，n(CH₃OH)減小，說明升溫化學平衡逆向移動，反應的△H＜0。
（3）反應是氣體體積減小的放熱反應，提高甲醇的產率，可采取的措施加壓縮小容器體積；降低溫度；將甲醇從混合體系中分離出來等方法使反應平衡正向移動。
（4）反應的平衡常數按三步法計算(1L容器中物質的物質的量就是它的濃度)：
CH₄ + H₂OCO + 3H₂
始： 1    1         0    0
變：0.5   0.5       0.5  1.5
平：0.5   0.5       0.5  1.5
K===6.75。
（5）①B極是CH₃OH進入的負極，與電解質過來的O^2-反應，失去電子生成CO₂和H₂O。②實際上消耗的甲醇的質量比理論上大的原因分析：從反應限度來看，甲醇沒有參加全部反應；從轉化程度來看，甲醇將碳元素可以變化為0、+2、+4價，其中生成單質碳和CO時轉移的電子少；從能量轉化來看，化學能除了變為電能，還產生了熱能。
（6）碳酸鈣的飽和溶液中c(Ca²⁺)=c(CO₃^2-)= mol·L^-1=5×10^-5 mol·L^-1，稀釋1倍減半；若溶液加入草酸鉀不反應，最大c(C₂O₄^2-)=4.0×10^-4 mol·L^-1，這時c(Ca²⁺)·c(C₂O₄^2-)=4.0×10^-4×2.5×10^-5=1.0×10^-8＜4.0×10^-8，不會有沉淀。
考點：化學反應原理綜合。化學反應熱、反應的轉化特征及平衡常數計算、難溶物沉淀可能性的計算。