Question

【題目】甲醇是一種可再生的綠色能源，CO2是一種溫室氣體，都是重要的化工原料。

（1）已知CO的燃燒熱△H為－283kJ·mol-1，CO(g)+2H2(g)CH3OH(l) △H=－129kJ·mol-1，欲求出CH3OH的燃燒熱．則需要知道一個反應，該反應的熱化學方程式為___。（無需寫出△H的具體數值）

（2）向溫度不同容積均為1 L的a、b、c、d、e五個恒容密閉容器中各充入3molCO2、7molH2的混合氣體，控制適當條件使其同時發生反應：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=Q kJ·mol-1，反應過程中維持各容器溫度不變，測得t1時刻各密器中H2O的體積分數(H2O)如圖所示。

①Q___(填“>”或“<”)0，五個容器中肯定處于非平衡狀態的是___。

②t2時刻時，容器b中正反應速率__(填“大于”“小于”或“等于”)容器e中正反應速率；

③Td℃時，該反應的平衡常數K=__；

（3）碳捕捉技術的應用既可降低碳排放也可得到重要的化工產品。

①NaOH溶液是常用的碳捕捉劑，若某次捕捉后得到的溶液中c(HCO3-)：c(CO32-)=2：1，則所得溶液的pH=___［常溫下Kl(H2CO3)=4.4×10-7、K2(HCO3-)=5×10-11］。

②在清除鍋爐水垢的過程中，需要用Na2CO3將水垢中的CaSO4轉化為CaCO3，將微溶的CaSO4難溶性的CaCO3的理由是___。

（4）用甲醇作為燃料電池的原料，請寫出在堿性介質中電池負極反應式____。

Answer 1

【答案】2H2(g)+O22H2O(l) △H < a、b 小于 4 10 CaSO4難溶于酸，而CaCO3易溶于酸中 CH3OH－6e－+8OH－=CO32-+7H2O

【解析】

(1)欲求出CH3OH的燃燒熱，根據CH3OH燃燒生成二氧化碳和液態水，所以根據蓋斯定律還應該有生成二氧化碳和液態水的熱化學方程式，又已知CO的燃燒熱為－283kJ·mol-1，即CO （g）+O2 （g）CO2（g） △H=－283kJ·mol-1，那還必須有生成液態水的熱化學方程式，則需要知道一個H2 (g) 燃燒的熱化學方程式，所以該反應的熱化學方程式為2H2(g)+O22H2O(l) △H；

(2)①a、b、c、d、e五個恒容密閉容器，由圖像可知對應溫度依次升高，則反應速率也依次增大，由于c中水的體積分數最大，表明t1時刻d、e已處于平衡狀態，a、b肯定沒有達到平衡狀態，c可能處于平衡狀態，又因為達到平衡后，升高溫度水的體積分數反而減小，說明升高溫度平衡向逆反應進行，則正反應為放熱反應，即△H<0；

②t1時刻時，a、e容器水的體積分數相等，說明a、e容器中反應物濃度相同，又e容器溫度大于a，所以容器a中正反應速率小于容器e中正反應速率；

③ CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

開始/mol 3 7 0 0

轉化/mol x 3x x x

平衡/mol 3-x 7-3x x x

根據時Td℃，平衡水的體積分數為，所以，解得x=2，則根據K===4；

（3）①某次捕捉后得到的溶液中c(HCO3-):c(CO32-)=2:1，則溶液酸堿性主要由CO32-+H2O HCO3-+OH-，K==，所以c(OH-)===10-4，則c(H+)=10-10，pH=-lg c(H+)=10；

②因為CaSO4難溶于酸難除去，而CaCO3易溶于酸中易除去，所以在清除鍋爐水垢的過程中，需要用Na2CO3將水垢中的CaSO4轉化為CaCO3，故答案為CaSO4難溶于酸，而CaCO3易溶于酸中；

（4）用甲醇作為燃料電池的原料，在堿性介質中電池負極甲醇失電子生成碳酸鹽，電極反應式為CH3OH－6e－+8OH－=CO32-+7H2O。