Question

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⁺+C₂O₄^2-和            。

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(C₂O₄^2-)

b．c(K⁺) + c(Na⁺) = c(HC₂O₄^-) + c(C₂O₄^2-)

c．c(Na⁺) = c(H₂C₂O₄) + c(C₂O₄^2-)

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。

 

Answer 1

【答案】

（14分）

（1）K=

（2）CH₃OH(l) +3/2O₂(g) = CO₂(g)+2H₂O(l)  ∆H = -650 kJ /mol

（3）3.5 MPa

（4）① HC₂O₄^-+H₂O H₂C₂O₄+OH^-    ② a d

（5）CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺          16.8

【解析】

试题分析：

（2）① CH₃OH(l)= CH₃OH(g)  ∆H = 27 kJ /mol

② CH₃OH(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(C₂O₄^2-)+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)

考点：本题考查平衡常数，盖斯定律，平衡移动，溶液里的离子平衡，溶液里的离子浓度比较，原电池的电极反应等知识。