Question

（15分）能源短缺是人类面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源．具有广泛的开发和应用前景。因此甲醇被称为21世纪的新型燃料。

（1）已知在常温常压下：

     ①2CH₃OH(I)十3O₂(g)      2CO₂(g)+4H₂O(g)  △H= ^_1275.6 kJ·mol^—1

      ②H₂O(I) === H₂O(g)     △H=+ 44.0 kJ.mol^-1

    写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式                              (2分).

（2）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：

反应A：CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g） △H₁

反应B：CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）   △H₂

取五份等体积CO₂和H₂的混合气体（物质的量之比均为1∶3），分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ（CH₃OH）与反应温度T的关系曲线如下图所示，则上述CO₂转化为甲醇的反应的△H₁________0（填“＞”、“＜”或“＝”）。（2分）

②对于反应A，若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是       （2分）。

A．升高温度                             B．增加CO₂的量

C．充入He，使体系总压强增大            D．按原比例再充入CO₂和H₂      

③某温度下，将4mol CO和12mol H₂,充人2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO) =0.5 mol·L^—1，，则该温度下该反应的平衡常数为            （2分）。

④.某种甲醇—空气燃料电池是采用铂作为电极，稀硫酸作电解质溶液。其工作时负极的电极反应式可表示为______________________                     （2分）

（3）对燃煤烟气中的SO₂、NO₂设物质的量之比为1∶1,与一定量的氨气、空气反应，生成硫酸铵和硝酸铵的混合物作为副产品化肥。，则该反应的化学方程式为________ 。（3分）（4）在一定物质的量浓度的硝酸铵溶液中滴加适量的NaOH溶液，使溶液的pH=7，则

溶液中c（Na⁺）+c（H⁺）_____ c（NO₃^-）+c（OH^-）（填写“＞”“＝”或“＜”）（2分）

 

Answer 1

（1）CH₃OH(l)＋3/2O₂(g)=CO₂(g)＋2H₂O(l)  △H＝－725.8 kJ·mol^—1

（2）①＜  ②BD  ③0.33   ④CH₃OH－6e^－＋H₂O=6H^＋＋CO₂↑

（3）12NH₃＋3O₂＋4SO₂＋4NO₂＋6H₂O=4(NH₄)₂SO₄＋4NH₄NO₃。

（4）＜

解析:（1）燃烧热是在一定条件下1mol可燃物完全烧热生成稳定的氧化物是放出的能量。（①－②）/2的CH₃OH(l)＋3/2O₂(g)=CO₂(g)＋2H₂O(l)  △H＝－725.8 kJ·mol^—1。

（2）根据图像可知随着温度的升高，甲醇的含量逐渐增大，但当达到一定温度时反而降低，说明温度升高平衡向逆反应方向移动，过正反应是放热反应。反应A是体积减小的放热的可逆反应，高温不利于生成甲醇，充入He，使体系总压强增大但反应物的浓度并没有增大，所以平衡不移动，答案BD正确。

CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）

起始量（mol）            4       12               0

转化量（mol）            3        6               3

平衡量（mol）            1        6               3

所以平衡常数为。

在反应中甲醇失去电子，所以负极的电极反应式CH₃OH－6e^－＋H₂O=6H^＋＋CO₂↑

（3）根据所给反应物和生成物可写出反应式为12NH₃＋3O₂＋4SO₂＋4NO₂＋6H₂O=4(NH₄)₂SO₄＋4NH₄NO₃。

（4）由电荷守恒知c（Na⁺）+c（H⁺）+c（NH₄⁺）＝ c（NO₃^-）+c（OH^-），所以c（Na⁺）+c（H⁺）＜ c（NO₃^-）+c（OH^-）。