题目内容

发展“碳一化学”,开发利用我国相对丰富的煤炭资源具有重要的战略意义和经济价值。下面是以焦炭为原料,经“碳一化学”途径制取乙二醇的过程:

(1)该过程中产生的的CO可继续与水蒸气发生可逆反应得到CO2和H2,此反应的平衡常数表达式K =____________。
(2)CH3OH(l)气化时吸收的热量为27 kJ/mol,CH3OH(g)的燃烧热为677 kJ/mol,请写出CH3OH(l)完全燃烧的热化学方程式_________________。
(3) “催化还原”反应制乙二醇原理如下:
CH3OOC-COOCH3(g)+4H2(g)  HOCH2-CH2OH(g)+2CH3OH(g) △H =" -34" kJ/mol
为探究实际生产的最佳条件,某科研小组进行了多方面研究。下图表示乙二醇达到平衡时的产率随原料投料比[n(氢气)/n(草酸二甲酯)]和压强的变化关系,其中三条曲线分别表示体系压强为1.5 MPa、2.5 MPa、3.5 MPa的情况,则曲线甲对应的压强是P(甲)=___________。

(4)草酸二甲酯水解产物草酸(H2C2O4)为二元中强酸
① 草酸氢钾溶液中存在如下平衡:
H2OH++OH-、HC2O4-H++C2O42-           
② 向0.1 mol/L的草酸氢钾溶液里滴加NaOH溶液至中性,此时溶液里各粒子浓度关系正确的是          (填序号)。
a.c(K+) = c(HC2O4-) + c(H2C2O4) + c(C2O42-)
b.c(K+) + c(Na+) = c(HC2O4-) + c(C2O42-)
c.c(Na+) = c(H2C2O4) + c(C2O42-)
d.c(K+) > c(Na+)   
(5)以甲醇为原料,使用酸性电解质构成燃料电池,该燃料电池的负极反应式为              ;若以甲烷代替该燃料电池中的甲醇,向外界提供相等电量,则每代替32 g甲醇,所需标准状况下的甲烷的体积为              L。
(14分)
(1)K=
(2)CH3OH(l) +3/2O2(g) = CO2(g)+2H2O(l) ?H =" -650" kJ /mol
(3)3.5 MPa
(4)①HC2O4-+H2O H2C2O4+OH-   ② a d
(5)CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+          16.8

试题分析:
(2)① CH3OH(l)= CH3OH(g) ?H =" 27" kJ /mol
②CH3OH(g)+3/2 O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ?H =" -677" kJ /mol
①+② 得 CH3OH(l) +3/2O2(g) = CO2(g)+2H2O(l) ?H =" -650" kJ /mol
(3)压强越大,速率越大,达平衡所需的时间越短,甲的时间最短,对应的压强最大,为3.5 MPa
(4)①HC2O4-既有电离又有水解。②a为物料守恒,正确;b为电荷守恒,错误,正确的为c(H+)+c(K+) + c(Na+) = c(HC2O4-) + 2c(C2O42-)+c(OH-);c错误;向0.1 mol/L的草酸氢钾溶液里滴加NaOH溶液至中性,草酸氢钾溶液呈酸性,若草酸氢钾和NaOH溶液恰好反应,生成K2C2O4和Na2C2O4,它们水解呈碱性,要呈中性,应是草酸氢钾>NaOH,即c(K+) > c(Na+),d正确,选a d 。
(5)总:CH3OH+3/2O2= CO2+2H2O 酸性电解质的正极反应式:3/2O2+6 H++6e-="3" H2O  
负极反应式=总-正极反应式 得:CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+
CH4 +2H2O -8e-= CO2+8 H+  ,32 g甲醇相当于1mol ,有6 mol电子转移,提供相等电量,需3/4 mol CH4,V="nVm=3/4*22.4=" 16.8(L)
练习册系列答案
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下面涉及的是工业生产硝酸铵的过程。
(1)写出NO2和水反应的化学方程式,并标出电子转移的方向和数目。                                                               
(2)已知:
4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)  △H= 一1266.8kJ/mol
N2(g)+O2(g)=2NO(g)       △H= +180.5 kJ/mol
写出氨高温催化氧化的热化学方程式:                          
氨催化氧化生成NO反应的化学平衡常数表达式K=                   
(3)已知:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)   △H="-92" kJ/mol。为提高氢气的转化率,宜采取的措施有       。(填字母)
A.升高温度B.使用催化剂
C.及时移出氨D.循环利用和不断补充氮气
(4)在一定温度和压强下,将H2和N2按3:1(体积比)在密闭容器中混合,当该反应达到平衡时,测得平衡混合气中NH3的气体体积分数为17.6%,此时H2的转化率为           
(5)许多有机物在特定的装置内进行氧化的同时还可产生电能,这种装置即为燃料电池。  
例如,乙烯被氧化生成乙醛的化学反应:2CH2=CH2 + O2 →2CH3CHO可设计成燃料电池:
 正极为:O2+4H++4e-=2H2O      负极为:                                  
电池工作时,负极附近溶液的pH            (填“升高”、“降低”或“不变”)。

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