Question

【题目】甲醇是应用广泛的化工原料和前景乐观的无色液体燃料。请按要求回答下列问题。

(1)已知25℃、101 kpa时一些物质的燃烧热如下表：

物质	CH3OH(l)	CO(g)	H2(g)
燃烧热/(kJ/mol)	726.8	283.0	285.8

写出由CO和H2反应生成CH3OH(l)的热化学方程式： _________________________。

(2)一定温度下，在容积为2L的恒容密闭容器中进行反应：CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)，其相关数据如图所示。

①从反应开始至5min时，用CH3OH表示的反应平均速度为____________。

②图中反应达平衡时，K=_______(mol/L)-2；CO的平衡转化率为________________。

(3)人们利用甲醇制得能量转化率高、对环境无污染的燃料电池，其工作原理如图所示，该装置工作时，a极反应式为____________________。

若用该电池及惰性电极电解2L饱和和食盐水产生224mL(标准误差2)Cl2时(假设全部句逸出并收集，忽略溶液体积的变化)，常温下所得溶液的pH为________。

(4)甲醇在一定条件下可转化为甲酸。常温下，向0.1mol/L HCOOH溶液中滴加0.1mol/LNaOH溶液至pH=7[已知，K(HCOOH)=1.8×10-4]。此时混合游学中两溶质的物质的量之比n(HCOOH)：n(HCOONa)____________。

Answer 1

【答案】CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l) △H=-127.7kJ/mol 0.02mol/(Lmin) 9.375或 60% CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+ 12 1：1800

【解析】

(1)先写出三个反应的热化学方程式，然后根据盖斯定律，将它们叠加，就可得到所需反应的热化学方程式；

(2)①根据V=计算化学反应速率；

②根据化学平衡常数K=，根据物质的转化率等于转化率与投入量的比值计算；

(3)通入甲醇的电极为负极，失去电子，结合电解质溶液呈酸性书写电极反应式；先写出电解方程式，然后根据NaOH、Cl2的物质的量关系，结合溶液的体积计算pH；

(4)NaOH与HCOOH发生中和反应产生HCOONa和水，根据溶液的pH及HCOOH的电离平衡常数计算溶液中n(HCOOH)：n(HCOONa)。

(1) ①CO(g)+O2(g)=CO2(g) △H=-283.0kJ/mol；

②H2(g)+O2(g)=H2O(l) △H=-285.8kJ/mol；

③CH3OH(l)+O2(g)= CO2(g)+2H2O(l) △H=-726.8kJ/mol；

①+2×②-③，整理可得：CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l) △H=-127.7kJ/mol；

(2)①V==0.02mol/(Lmin)；

②CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)

根据化学方程式可得其化学平衡常数K===9.375；

CO的平衡转化率=60%；

(3)a电极通入甲醇，失去电子，发生氧化反应，由于是酸性环境，所以CH3OH失去电子变为CO2气体，电极反应式为CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+；用惰性电极电解NaCl饱和溶液的方程式为：2NaCl+H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，n(NaOH)=2n(Cl2)=2×=0.02mol，c(NaOH)==0.01mol/L，c(H+)==10-12mol/L，所以溶液的pH=12；

(4)HCOOH是一元弱酸，在溶液中存在电离平衡：HCOOHHCOO-+H+，该反应的电离平衡常数K==1.8×10-4，=1.8×103，所以可得= 。