Question

【题目】科学家对一碳化学进行了广泛深入的研究并取得了一些重要成果。

(1)已知：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1＝－90.1kJ/mol；

3CH3OH(g)CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) △H2＝－31.0kJ/mol

CO与H2合成CH3CH=CH2的热化学方程式为________。

(2)现向三个体积均为2L的恒容密闭容器I、II、Ⅲ中，均分别充入1molCO 和2mo1H2发生反应：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1＝-90.1kJ/mol。三个容器的反应温度分别为Tl、T2、T3且恒定不变。当反应均进行到5min时H2的体积分数如图1所示，其中只有一个容器中的反应已经达到平衡状态。

①5min时三个容器中的反应达到化学平衡状态的是容器_______(填序号)。

②0-5 min内容器I中用CH3OH表示的化学反应速率v(CH3OH)=_______。(保留两位有效数字)

(3)CO常用于工业冶炼金属，在不同温度下用CO 还原四种金属氧化物，达到平衡后气体中lgc(CO)/c(CO2)与温度(T)的关系如图2所示。下列说法正确的是_____(填字母)。

A．工业上可以通过增高反应装置来延长矿石和CO接触面积，减少尾气中CO的含量

B．CO用于工业冶炼金属铬(Cr)时，还原效率不高

C．工业冶炼金属铜(Cu) 时，600℃下CO的利用率比1000℃下CO的利用率更大

D．CO还原PbO2的反应△H＞0

(4)一种甲醇燃料电池，使用的电解质溶液是2mol·L－1的KOH溶液。

请写出加入(通入)a物质一极的电极反应式___________；每消耗6.4g甲醇转移的电子数为__________。

(5)一定条件下，用甲醇与一氧化碳反应合成乙酸可以消除一氧化碳污染。常温下，将a mol/L的醋酸与b mol/LBa(OH)2溶液等体积混合后，若溶液呈中性，用含a和b的代数式表示该混合溶液中醋酸的电离常数Ka为_________。

Answer 1

【答案】3CO(g)+6H2(g)CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) △H＝-301.3kJ/mol Ⅲ 0.067 mol/(L·min) BC CH3OH－6e－+8OH—=CO32-+6H2O 1.2NA(或1.2×6.02×1023)

【解析】

(1)根据盖斯定律分析书写CO与H2合成CH3CH=CH2的热化学方程式；

(2)①温度越高反应速率越快，达到平衡状态时，需要的时间越短，据此判断；②利用三段式求出反应生成的甲醇的物质的量浓度，再根据v=计算；

(3)A、增高炉的高度，增大CO与铁矿石的接触，不能影响平衡移动，CO的利用率不变；B、由图像可知，用CO工业冶炼金属铬时，一直很高，说明CO转化率很低；C、由图像可知，温度越低，越小，故CO转化率越高；D、CO还原PbO2的反应，达到平衡后升高温度，升高，即升高温度，CO的含量增大，说明平衡逆向移动，据此分析判断；

(4)根据电子的移动方向判断出原电池的正负极，负极上甲醇失去电子生成碳酸钾，根据电子与甲醇的物质的量关系计算；

(5)溶液等体积，混合溶质浓度减少一半，醋酸电离平衡常数与浓度无关，结合电离平衡常数的表达式计算。

(1)①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H1=-90.1kJ/mol，②3CH3OH(g) CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) △H2=-31.0kJ/mol，根据盖斯定律，将①×3+②得到CO与H2合成CH3CH=CH2的热化学方程式：3CO(g)+6H2(g) CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) △H=-301.3kJ/mol，故答案为：3CO(g)+6H2(g) CH3CH=CH2(g)+3H2O(g)△H=-301.3kJ/mol；

(2)①三个容器的反应温度分别为Tl、T2、T3且恒定不变，当反应均进行到5min时H2的体积分数如图1所示，温度越高，反应速率越快，达到平衡需要的时间越短，其中只有一个容器中的反应已经达到平衡状态，最有可能是Ⅲ，平衡后，升高温度，平衡逆向进行，氢气含量最大，故答案为：Ⅲ；

②设反应生成的甲醇为xmol/L，

CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)

开始(mol/L)：0.5 1 0

转化(mol/L)： x 2x x

平衡(mol/L)：0.5-x 1-2x x

到5min时，氢气的体积分数为0.4，则=0.4，解得：x=mol/L，容器I中用CH3OH表示的化学反应速率v(CH3OH)=═=0.067mol/(Lmin)，故答案为：0.067 mol/(Lmin)；

(3)A.增高炉的高度，增大CO与铁矿石的接触，不能影响平衡移动，CO的利用率不变，故A错误；B.由图像可知用CO工业冶炼金属铬时，一直很高，说明CO转化率很低，故B正确；C.由图像可知温度越低，越小，故CO转化率越高，工业冶炼金属铜(Cu) 时，600℃下CO的利用率比1000℃下CO的利用率更大，故C正确；D.CO还原PbO2的反应，达到平衡后升高温度，升高，即升高温度，CO的含量增大，说明平衡逆向移动，此反应的△H＜0，故D错误；故答案为：BC；

(4)电池反应为：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O，该电池负极是甲醇失电子生成碳酸钾，根据图像可知，b电极为正极，电极反应为：O2+4e-+2H2O=4OH-，a为负极，电极反应式为CH3OH－6e－+8OH—=CO32-+6H2O，6.4g甲醇的物质的量为=0.2mol，转移电子的物质的量为0.2mol ×6=1.2mol，即 1.2NA(或1.2×6.02×1023)，故答案为：CH3OH－6e－+8OH—=CO32-+6H2O；1.2NA(或1.2×6.02×1023)；

(5)通常状况下，将a mol/L的醋酸与b mol/L Ba(OH)2溶液等体积混合，溶液呈中性，根据电荷守恒，2c(Ba2+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)，溶液呈中性，溶液中c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L，则c(CH3COO-)=2c(Ba2+)=2×mol/L=bmol/L，醋酸电离平衡为CH3COOH CH3COO-+H+，则K===，故答案为：。