Question

【題目】甲醇既可用于基本有機原料，又可作為燃料用于替代礦物燃料．

（1）以下是工業上合成甲醇的反應：

下表所列數據是該反應在不同溫度下的化學平衡常數（K）．

溫度
K

由表中數據判斷反應I為 ______ 熱反應(填“吸”或“放”)．某溫度下，將2molCO和6mol充入2L的密閉容器中，充分反應，達到平衡后，測得，則CO的轉化率為 ______ ，此時的溫度為 ______(從表中選擇)．

（2）現以甲醇燃料電池，采用電解法來處理酸性含鉻廢水(主要含有時，實驗室利用如圖裝置模擬該法：

①N電極的電極反應式為 ______ ．

②請完成電解池中轉化為的離子反應方程式：______ +______ ______ = ______ +____________

（3）處理廢水時，最后以形式除去，當時，沉淀完全，此時溶液的______.(已知，,)

Answer 1

【答案】放 80% 250℃ O2+4e-+4H+=2H2O 1；6；14H+；2；6；7H2O 5.6

【解析】

(1)根據圖表中的數據可知，化學平衡常數隨溫度的升高而降低，再根據平衡移動原理進行解題；根據三段式進行解題即可，化學平衡常數等于生成物系數次方的乘積比上反應物系數次方的乘積；

(2)①由圖可知圖左側裝置為甲醇燃料電池，氫離子由質子交換膜由M電極區移向N電極區，則M為負極、N為正極，負極上發生氧化反應，甲醇失去電子，生成二氧化碳與氫離子，負極電極反應式為：CH3OH﹣6e﹣+H2O=6H++CO2↑，正極發生還原反應，氧氣獲得電子，與通過質子交換膜的氫離子結合為水，正極電極反應式為：O2+4e-+4H+=2H2O；右側裝置為電解酸性含鉻廢水裝置，與原電池正極相連的電極為電解池陽極，與原電池負極相連的電極為電解池陰極，據此解題；

②根據氧化還原反應中得失電子守恒進行配平即可；

(3)根據題中給出的溶度積Ksp=c（Cr3+）×c3（OH﹣）進行計算；

(1)由表中數據可知，隨溫度升高平衡常數減小，說明升高溫度平衡逆向移動，則正反應為放熱反應，故△H＜0，某溫度下，將2molCO和6molH2充入2L的密閉容器中，充分反應，達到平衡后，測得c（CO）=0.2mol/L，則：

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始濃度（mol）：1 3 0

變化濃度（mol）：0.8 1.6 0.8

平衡濃度（mol）：0.2 1.4 0.8

CO轉化率=0.8mol÷1mol×100%=80%，平衡常數K=c(CH3OH)/[c(CO)c2(H2)]=0.8÷(0.2×1.42)=2.041，故溫度為250℃；

(2)①氫離子由質子交換膜由M電極區移向N電極區，則M為負極、N為正極，負極上發生氧化反應，甲醇失去電子，生成二氧化碳與氫離子，負極電極反應式為：CH3OH﹣6e﹣+H2O=6H++CO2↑，正極發生還原反應，氧氣獲得電子，與通過質子交換膜的氫離子結合為水，正極電極反應式為：O2+4e-+4H+=2H2O，故答案為：O2+4e-+4H+=2H2O；

②電解池溶液里Cr2O72﹣轉化為Cr3+，化合價降低共6價，左側Fe電極為陽極，Fe失去電子生成Fe2+，酸性條件Fe2+將Cr2O72﹣還原為Cr3+，自身被氧化為Fe3+，化合價升高共1價，化合價升降最小公倍數為6，則Cr2O72﹣的系數為1，Fe2+的系數為6，反應離子方程式為：Cr2O72﹣+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，

故答案為：1；6；14H+；2；6；7H2O；

(3)Ksp=c（Cr3+）×c3（OH﹣）=6.4×10-31，c（Cr3+）=1×10-5mol·L﹣1 時，溶液中c（OH﹣）=4×10-9mol·L﹣1，則c（H+）==2.5×10-6mol·L﹣1，則pH=﹣lg2.5×10-6=5.6。