Question

【题目】甲醇是一种可再生的绿色能源，CO2是一种温室气体，都是重要的化工原料。

（1）已知CO的燃烧热△H为－283kJ·mol-1，CO(g)+2H2(g)CH3OH(l) △H=－129kJ·mol-1，欲求出CH3OH的燃烧热．则需要知道一个反应，该反应的热化学方程式为___。（无需写出△H的具体数值）

（2）向温度不同容积均为1 L的a、b、c、d、e五个恒容密闭容器中各充入3molCO2、7molH2的混合气体，控制适当条件使其同时发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=Q kJ·mol-1，反应过程中维持各容器温度不变，测得t1时刻各密器中H2O的体积分数(H2O)如图所示。

①Q___(填“>”或“<”)0，五个容器中肯定处于非平衡状态的是___。

②t2时刻时，容器b中正反应速率__(填“大于”“小于”或“等于”)容器e中正反应速率；

③Td℃时，该反应的平衡常数K=__；

（3）碳捕捉技术的应用既可降低碳排放也可得到重要的化工产品。

①NaOH溶液是常用的碳捕捉剂，若某次捕捉后得到的溶液中c(HCO3-)：c(CO32-)=2：1，则所得溶液的pH=___［常温下Kl(H2CO3)=4.4×10-7、K2(HCO3-)=5×10-11］。

②在清除锅炉水垢的过程中，需要用Na2CO3将水垢中的CaSO4转化为CaCO3，将微溶的CaSO4难溶性的CaCO3的理由是___。

（4）用甲醇作为燃料电池的原料，请写出在碱性介质中电池负极反应式____。

Answer 1

【答案】2H2(g)+O22H2O(l) △H < a、b 小于 4 10 CaSO4难溶于酸，而CaCO3易溶于酸中 CH3OH－6e－+8OH－=CO32-+7H2O

【解析】

(1)欲求出CH3OH的燃烧热，根据CH3OH燃烧生成二氧化碳和液态水，所以根据盖斯定律还应该有生成二氧化碳和液态水的热化学方程式，又已知CO的燃烧热为－283kJ·mol-1，即CO （g）+O2 （g）CO2（g） △H=－283kJ·mol-1，那还必须有生成液态水的热化学方程式，则需要知道一个H2 (g) 燃烧的热化学方程式，所以该反应的热化学方程式为2H2(g)+O22H2O(l) △H；

(2)①a、b、c、d、e五个恒容密闭容器，由图像可知对应温度依次升高，则反应速率也依次增大，由于c中水的体积分数最大，表明t1时刻d、e已处于平衡状态，a、b肯定没有达到平衡状态，c可能处于平衡状态，又因为达到平衡后，升高温度水的体积分数反而减小，说明升高温度平衡向逆反应进行，则正反应为放热反应，即△H<0；

②t1时刻时，a、e容器水的体积分数相等，说明a、e容器中反应物浓度相同，又e容器温度大于a，所以容器a中正反应速率小于容器e中正反应速率；

③ CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

开始/mol 3 7 0 0

转化/mol x 3x x x

平衡/mol 3-x 7-3x x x

根据时Td℃，平衡水的体积分数为，所以，解得x=2，则根据K===4；

（3）①某次捕捉后得到的溶液中c(HCO3-):c(CO32-)=2:1，则溶液酸碱性主要由CO32-+H2O HCO3-+OH-，K==，所以c(OH-)===10-4，则c(H+)=10-10，pH=-lg c(H+)=10；

②因为CaSO4难溶于酸难除去，而CaCO3易溶于酸中易除去，所以在清除锅炉水垢的过程中，需要用Na2CO3将水垢中的CaSO4转化为CaCO3，故答案为CaSO4难溶于酸，而CaCO3易溶于酸中；

（4）用甲醇作为燃料电池的原料，在碱性介质中电池负极甲醇失电子生成碳酸盐，电极反应式为CH3OH－6e－+8OH－=CO32-+7H2O。