题目内容

7．能源问题是人类社会面临的重大课题，甲醇是未来重要的能源物质之一．
（1）合成甲醇的反应为：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）；图1表示某次合成实验过程中甲醇的体积分数φ（CH3OH）与反应温度的关系曲线，则该反应的△H＜0．（填“＞、＜或=”下同）
（2）若在230℃时，平衡常数K=1．若其它条件不变，将温度升高到500℃时，达到平衡时，K＜1．
（3）在某温度下，向一个容积不变的密闭容器中通入2.5mol CO和7.5mol H2，达到平衡时CO的转化率为90%，此时容器内的压强为开始时的0.55倍．
（4）利用甲醇燃料电池设计如图2所示的装置：
①则该装置中b为负极，该电极发生的电极方程式为：CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O，反应进行一段时间后原电池溶液PH变小（填变大或变小或不变）写出装置中电解池内发生反应的离子方式Zn+Cu2+=Zn2++Cu，
②当铜片的质量变化为12.8g时，外电路转移的电子数目为0.4mol，a极上消耗的O2在标准状况下的体积为2.24L． 反应完成后电解质溶液中溶质的质量分数变小（填变大或变小或不变）
（5）低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式，其中一种技术是将CO2转化成有机物实现碳循环．如：
2CO2（g）+2H2O（l）═C2H4（g）+3O2（g）△H=+1411.0kJ/mol
2CO2（g）+3H2O（l）═C2H5OH（1）+3O2（g）△H=+1366.8kJ/mol
则由乙烯水化制乙醇反应的热化学方程式C2H4（g）+H2O（l）═C2H5OH，△H=-44.2kJ/mol．
在工业生产中，如何根据乙烯水化制乙醇方程式，提高乙烯的利用率（转化率）1降低温度，2不断的移走乙醇．（写两条）

分析 （1）230℃处于平衡状态，再升高温度甲醇的体积分数，说明升高温度平衡向逆反应方向移动；
（2）说明升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小；
（3）参加反应CO为2.5mol×90%=2.25mol，进而计算平衡时混合气体总物质的量，恒温恒容下，压强之比等于物质的量之比；
（4）①甲醇燃料电池，燃料在负极发生氧化反应，b为负极；b电极上甲醇失去电子，碱性条件下生成碳酸根离子与水；由电极方程式判断PH变化；
②根据电子转移守恒计算消耗氧气的体积，根据总反应方程式判断；
（5）根据盖斯定律来计算反应的焓变并书写热化学方程式；温度，浓度等对物质的转化率有影响．

解答 解：（1）230℃处于平衡状态，再升高温度甲醇的体积分数，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，而升高温度平衡向吸热反应移动，故正反应为放热反应，则△H＜0，故答案为：＜；
（2）正反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，则K＜1，故答案为：＜；
（3）参加反应CO为2.5mol×90%=2.25mol，则：
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g） 气体物质的量减小
1                 2
2.25mol     4.5mol
故平衡后混合气体总物质的量为2.5mol+7.5mol-4.5mol=5.5mol，恒温恒容下，压强之比等于物质的量之比，此时容器内的压强为开始时的$\frac{5.5mol}{2.5mol+7.5mol}$=0.55倍，
故答案为：0.55；
（4）①甲醇燃料电池，燃料在负极发生氧化反应，故b为负极；b电极上甲醇失去电子，碱性条件下生成碳酸根离子与水，电极反应式为：CH3OH+8OH--6e-=CO32-+
6H2O；由电极反应方程式知OH-不断减小，故PH变小；电解池内发生反应的离子方式为：Zn+Cu2+=Zn2++Cu；
故答案为：负；CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O；变小；Zn+Cu2+=Zn2++Cu；
②当铜片的质量变化为12.8g时，消耗的n（Cu）=$\frac{12.8}{64}$=0.2mol，由Cu～Cu2+转移的电子数为2mol，故n（e-）=0.4mol，根据电子转移守恒可知消耗氧气为$\frac{0.2mol×2}{4}$=0.1mol，故a极上消耗的O2在标准状况下的体积为0.1mol×22.4L/mol=2.24L；Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4，CuSO4不断的消耗掉，故其质量分数变小；
故答案为：0.4mol；2.24；变小；
（5）①2CO2（g）+2H2O（l）═C2H4（g）+3O2（g）△H1=+1411.0kJ/mol
②2CO2（g）+3H2O（l）═C2H5OH（1）+3O2（g）△H2=+1366.8kJ/mol
根据盖斯定律反应C2H4（g）+H2O（l）═C2H5OH（l）等于②-①，所以△H=△H2-△H1=-44.2 kJ/mol，故为C2H4（g）+H2O（l）═C2H5OH，△H=-44.2 kJ/mol；
降低温度向放热方向进行，故降低温度可提高乙烯转化率，不断的移走生成物，反应物浓度增加，故反应向正反应方向进行也能提高乙烯转化率；
故答案为：C2H4（g）+H2O（l）═C2H5OH，△H=-44.2kJ/mol；降低温度，不断的移走乙醇．

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、平衡常数、原电池与电解原理等，难度中等．

练习册系列答案
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（1）仔细观察实验装置，图中是否缺少一种玻璃用品，如果缺少，缺少的是环形玻璃搅拌棒
（填仪器名称，如果不缺少，此空不填．），图中是否有不妥之处，如果有请指
出小烧杯口与大烧杯口不相平（如果没有，此空不填．）
（2）烧杯间填满碎纸条的作用是保温、防止热量损失．
（3）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值偏小（填“偏大、偏小、无影响”）
（4）用相同浓度和体积的醋酸代替盐酸溶液进行上述实验，测得的中和热△H会偏大；（填“偏大”、“偏小”、“无影响”）．
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A．672 mLB．168 mLC．504 mLD．224 mL
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19．实验室里制备少量氯气可利用以下反应：1K2Cr2O7+14HCl→2KCl+2CrCl3+3Cl2↑+7H2O．
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16．SO2随意排放会造成严重的大气污染．下列是某小组同学设计处理烟气（主要含SO2、N2、O2、粉尘）中SO2的方法．
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甲：生成了Fe（OH）3胶体
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