Question

【题目】2009年10月1日，我国成功举办国庆六十年阅兵活动。其中阅兵仪式上9辆电动车与混合动力车等新能源车辆的亮相，展示了综合国力、国防科技发展水平。同时也说明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2 mol CO和6 mol H2充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)＝ 0.2 mol/L，则CO的转化率为 ，此时的温度为 （从上表中选择）。

（2）已知在常温常压下：

① 2CH3OH(l) ＋ 3O2(g) ＝ 2CO2(g) ＋ 4H2O(g) ΔH1＝－1275.6 kJ/mol

② 2CO (g)+ O2(g) ＝ 2CO2(g) ΔH2＝－566.0 kJ/mol

③ H2O(g) ＝ H2O(l) ΔH3＝－44.0 kJ/mol

写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：

（3）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，

①设计如图所示的电池装置。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，该电池总反应的化学方程式为

。

Answer 1

【答案】（1）① I ②＜ ③ 80% 250℃

（2） CH3OH(l)+ O2(g) ＝ CO(g) + 2H2O(l) ΔH＝﹣442.8 kJ∕mol

（3）① O2+ 2H2O + 4e-= 4OH-

② 2CH3OH + 3O2+ 4OH-= 2CO32-+ 6H2O

【解析】

（1）①反应I只生成甲醇，符合绿色化学思想，原子利用率100%；

②由表中数据可知随温度的升高，K逐渐减小，说明平衡左移，即正反应是放热反应，ΔH1＜0；

③ CO(g) ＋ 2H2(g) CH3OH(g)

初c: 1 3 0

△c: 0.8 1.6 0.8

平c: 0.2 1.4 0.8

则CO的转化率为=80%；K==2.041，比照表中数据可知，温度为250℃；

（2）已知：① 2CH3OH(l) ＋ 3O2(g) ＝ 2CO2(g) ＋ 4H2O(g) ΔH1＝－1275.6 kJ/mol

② 2CO (g)+ O2(g) ＝ 2CO2(g) ΔH2＝－566.0 kJ/mol

③ H2O(g) ＝ H2O(l) ΔH3＝－44.0 kJ/mol

根据盖斯定律，由①×-②×+③×2得反应CH3OH(l)+ O2(g) ＝ CO(g) + 2H2O(l) ΔH＝﹣442.8 kJ∕mol；

（3）①该燃料电池中，正极上氧气得电子和水生成氢氧根离子，电极反应式为O2+ 2H2O + 4e-=4OH-；

②得失电子相等条件下，将电极反应式相加即得电池反应式，所以得电池反应式为2CH3OH + 3O2+ 4OH-= 2CO32-+ 6H2O。