Question

甲醇燃料分为甲醇汽油和甲醇柴油。工业上合成甲醇的方法很多。
（1）一定条件下发生反应：
①CO₂（g）+3H₂（g）＝CH₃OH（g）+H₂O（g） △H₁    
②2CO（g）+O₂（g） ＝2CO₂（g）              △H₂
③2H₂（g）+O₂（g）＝2H₂O（g）                   △H₃
则CO（g） + 2H₂（g） CH₃OH（g）　△H＝              。
（2）在容积为2L的密闭容器中进行反应： CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g） ，其他条件不变，在300℃和500℃时，物质的量n（CH₃OH）与反应时间t的变化曲线如图所示。该反应的△H       0（填>、<或=）。

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

A．缩小容器体积

B．降低温度

C．升高温度

D．使用合适的催化剂

E．将甲醇从混合体系中分离出来
（4）CH₄和H₂O在催化剂表面发生反应CH₄+H₂OCO+3H₂，T℃时，向1 L密闭容器中投入1 mol CH₄和1 mol H₂O（g），5小时后测得反应体系达到平衡状态，此时CH₄的转化率为50% ，计算该温度下的平衡常数       （结果保留小数点后两位数字）。
（5）以甲醇为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢为燃料的传统燃料电池，目前得到广泛的研究，如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。回答下列问题：

①B极的电极反应式为                  。
②若用该燃料电池做电源，用石墨做电极电解硫酸铜溶液，当电路中转移1mole^-时，实际上消耗的甲醇的质量比理论上大，可能原因是                  。
（6）25℃时，草酸钙的K_sp=4.0×10^-8,碳酸钙的K_sp=2.5×10^-9。向20ml碳酸钙的饱和溶液中逐滴加入8.0×10^-4 mol·L^-1的草酸钾溶液20ml，能否产生沉淀            （填“能”或“否”）。

Answer 1

（1）△H₁+1/2△H₂－1/2△H₃
（2 ＜
（3）ABE
（4）6.75 
（5）① CH₃OH+3O₂-6e^-= CO₂+ 2H₂O； 
②甲醇不完全被氧化，生成C或CO 或电池能量转化率达不到100%
（6）否

（1）①+1/2②—1/2③。整理可得：CO（g）+ 2H₂（g）CH₃OH（g）△H＝△H₁+1/2△H₂－1/2△H₃。
（2）由图像可以看出：升高温度，平衡时CH₃OH的含量降低，说明升高温度，化学平衡向逆反应方向移动，根据平衡移动原理，升高温度化学平衡向吸热反应方向移动，逆反应方向为吸热反应，所以正反应为放热反应。因此△H＜0。
（3）若要提高甲醇的产率,应该使平衡正向移动。由于该反应的正反应为气体体积缩小的放热反应，根据平衡移动原理，降低温度、增大压强（即缩小容器体积）增大反应物的浓度或把甲醇从反应体系中分离出来。因此选项为A、B、E。
（4）根据反应方程式CH₄+H₂OCO+3H₂中各种物质的相互关系及甲烷的转化率可知：当反应达到平衡时，c（CH₄）=0.5mol/L;c（H₂O）=0.5mol/L;c（CO）=0.5mol/L;c（H₂）=1.5mol/L.化学平衡状态是可逆反应达到平衡状态时，各种生成物浓度幂指数的乘积一各种反应物浓度幂指数乘积的比，所以
。
（5）①通入甲醇的电极B为原电池的负极， B极的电极反应式为CH₃OH + 3O₂-6e^-= CO₂+ 2H₂O； 通入氧气的电极为正极，正极发生反应：O₂+ 4e^-= 2O^2-。
②当电路中转移1mole^-时，实际上消耗的甲醇的质量比理论上大，可能原因是甲醇不完全被氧化，生成C或CO或电池能量转化率达不到100%等。
（6）碳酸钙的K_sp=2.5×10^-9，则c（Ca²⁺）·c（CO₃^2-）=K_sp, c（Ca²⁺）=K_sp^1/2=（2.5×10-9）^1/2=5×10^-5，当向20ml碳酸钙的饱和溶液中逐滴加入8.0×10^-4 mol·L^-1的草酸钾溶液20ml 时，c（Ca²⁺）·c（C₂O₄^2-）=（1/2×5×10^-5） ×（1/2×8.0×10^-4）=10^-8,小于草酸钙的K_sp=4.0×10^-8，所以不能产生草酸钙沉淀。