Question

(10分)能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。
（1）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应I： CO(g)＋2H₂(g)   CH₃OH(g) ΔH₁
反应II：CO₂(g)＋3H₂(g)   CH₃OH(g) + H₂O(g) ΔH₂
①上述反应符合“原子经济”原则的是         （填“I”或“Ⅱ”）。
②下表所列数据是反应I在不同温度下的化学平衡常数（K）。

温度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

由表中数据判断ΔH₁       0（填“＞”、“＝”或“＜”）。     
③某温度下，将2molCO和6molH₂充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)＝0.2mol／L，则CO的转化率为          。
（2）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图所示的电池装置。

① 该电池正极的电极反应为                          。
②工作一段时间后，测得溶液的pH减小，该电池总反应的离子方程式为                                                    。

Answer 1

（1）① I ②＜③ 80%
（2）① O₂ +2H₂O +4e^- = 4OH^- ② 2CH₃OH +3O₂ +4OH^-= 2CO₃^2- + 6H₂O

（1）①根据反应式可知，反应I中反应物全部进入甲醇中，所以符合原子经济性原则。
②根据数据可知，随着温度的升高，平衡常数逐渐减小，说明升高温度，平衡向逆反应方向移动，因此正反应是放热反应。
③平衡时CO是0.2mol／L×2L＝0.4mol，则消耗CO是2mol－0.4mol＝1.6mol，所以CO的转化率是1.6÷2.0×100％＝80％。
（2）①原电池中正极是得到电子的，所以氧气在正极通入，则正极反应式为O₂ +2H₂O +4e^- = 4OH^-。
②负极失去电子，即甲醇在负极通入，甲醇的氧化产物是碳酸钾，所以总反应式为2CH₃OH +3O₂ +4OH^-= 2CO₃^2- + 6H₂O。