Question

(16分)化学反应的能量变化、速率、限度是化学研究的重要内容。
（1）有关研究需要得到C₃H₈(g) = 3C(石墨,s) + 4H₂(g)的ΔH，但测定实验难进行。设计下图可计算得到：
①ΔH      0（填>、<或=）
②ΔH =                      
（用图中其它反应的反应热表示）

（2）甲酸、甲醇、甲酸甲酯是重要化工原料。它们的一些性质如下：

物质	HCOOH	CH3OH	HCOOCH3
主要 性质	无色液体，与水互溶 K(HCOOH)>K(CH3COOH)	无色液体，与水互溶	无色液体，在水中溶解度小，与醇互溶

工业制备甲酸原理：HCOOCH₃(l) + H₂O(l)  HCOOH(l) + CH₃OH(l)，反应吸热，但焓变的值很小。常温常压下，水解反应速率和平衡常数都较小。
①工业生产中，反应起始，在甲酸甲酯和水的混合物中加入少量甲酸和甲醇，从反应速率和限度的角度分析所加甲酸和甲醇对甲酸甲酯水解的影响。
甲醇：                                               。
甲酸：                                               。
某小组通过试验研究反应HCOOCH₃转化率随时间变化的趋势，在温度T₁下，采用酯水比为1:2进行实验，测得平衡是HCOOCH₃的转化率为25%。
②预测HCOOCH₃转化率随时间的变化趋势并画图表示。

③该反应在温度T₁下的平衡常数K=          。
（保留两位有效数字）
（3）HCOOH成为质子膜燃料电池的燃料有很好的发展前景。
写出该燃料电池的电极反应式：
                                          。

Answer 1

（1）①　> (2分)　　　②ΔH₁－ΔH₂－ΔH₃  (2分)
（2）①甲醇：是很好的溶剂，能与水和HCOOCH₃，增大反应         接触面积，加快反应速率；同时，甲醇也是生成物，生物浓度增   加，不利于平衡右移；(2分)
甲酸：甲酸能电离出H⁺作催化剂能加快反应速率，同时，甲    酸也是生成物，生成物浓度增加，不利于平衡右移。(2分)
② 如下图 (2分)

③0.048    (2分)
（3）（+）O₂ + 4e- + 4H⁺ = 2H₂O   (2分)   (-) 2HCOOH - 4e- = 2CO₂ ↑+ 4H⁺  (2分)

解析试题分析：（1）①图中的能量高低可知ΔH　>0　　　②由图中可知，放出的总能量为∣ΔH₂+ΔH₃∣，而吸收的总为，∣ΔH₁∣=∣ΔH₂+ΔH₃∣-∣ΔH∣，
可得ΔH=ΔH₁－ΔH₂－ΔH₃
(2) ①审清题意里的“从反应速率和限度的角度分析”抓住影响化学反应速率和限度的相关知识，答“限度”的时候，要注意改变条件是什么，对平衡的影响是向正还是向逆，结果又是什么？
② 这个反应应该是先甲酸的浓度比较小，反应较慢，而后甲酸的浓度增加，反应速率加快，但甲酸又是生成物，它的浓度的增加又会抑制反应向右进行,所以画图的时候要表现出来。
③由酯水比为1:2可知，可设HCOOCH₃的浓度为a mol/L ，H₂O浓度为 2a mol/L
HCOOCH₃(l) +  H₂O(l)   HCOOH(l)   +   CH₃OH(l)
起始    a mol/L      2a mol/L        0               0
变化    0.25a mol/L  0.25a mol/L    0.25a mol/L    0.25a mol/L
平衡   0.75a mol/L   1.75a mol/L    0.25a mol/L    0.25a mol/L
K =" c(HCOOH)" ×c(CH₃OH) / c(HCOOCH₃)×c(H₂O)
="0.25a" mol/L ×0.25a mol/L÷0.75a mol/L ÷1.75a mol/L≈0.048
（3）此题关键字“质子膜”也就是酸性的电解质溶液，书写电极反应式的时候要运用氧化还原反应的特点去写就可以了。
考点：热化学中的反应热的计算；酯的水解及催化剂等对化学反应速率及限度的影响；化学平衡常数的计算；电化学中原电池的电极反应式的书写。