Question

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）△H₁
反应Ⅱ：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂
①上述反应符合“原子经济”原则的是

 

（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）．
②已知反应Ⅰ的能量变化如图1所示：由表中数据判断△H₁

 

0 （填“＞”、“=”或“＜”）．
③某温度下，将2mol CO和6mol H₂充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c（CO）=0.2mol/L，则CO的转化率为

 

（2）已知在常温常压下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②2CO （g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566.0kJ/mol
③H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol
请计算1mol甲醇不完全燃烧生成1mol一氧化碳和液态水放出的热量为

 

．
（3）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图2所示的电池装置．
①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

考点：化学电源新型电池,有关反应热的计算

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）①“原子经济性”是指在化学品合成过程中，合成方法和工艺应被设计成能把反应过程中所用的所有原材料尽可能多的转化到最终产物中；
②反应物总能量大于生成物总能量时，该反应为放热反应；
③根据一氧化碳的平衡浓度计算平衡时一氧化碳的物质的量，再根据转化率公式计算其转化率；
（2）根据盖斯定律计算；
（3）①该燃料电池知，正极上氧化剂得电子发生还原反应生成氢氧根离子；
②负极上燃料失电子发生氧化反应，正极上氧气得电子发生还原反应，据此写出电池反应式．

解答： 解：（1）①根据原子经济知，Ⅰ没有副产物，符合原子经济理念，Ⅱ中有副产物，不符合原子经济理念，
故选Ⅰ；   
②根据图象知，反应物总能量大于生成物总能量，所以该反应是放热反应，
则△H₁＜0，故答案为：＜；
③平衡时剩余一氧化碳的物质的量=0.2mol/L×2L=0.4mol，一氧化碳的转化率=

(2-0.4)mol

2mol

×100%=80%，
故答案为：80%；      
（2）已知：①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566.0kJ/mol
③H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol
由盖斯定律，①-②+③×4得：
2CH₃OH（l）+2O₂（g）═2CO（g）+4H₂O（l），故△H=-1275.6kJ∕mol-（-566.0kJ/mol）+（-44.0kJ/mol）×4=-885.6 kJ∕mol，
所以其热化学反应方程式为：CH₃OH（l）+O₂（g）═CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8 kJ∕mol，
则1mol甲醇不完全燃烧生成1mol一氧化碳和液态水放出的热量为442.8kJ，
故答案为：442.8kJ；
（3）①正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，所以其电极反应式为O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，
故答案为：O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-；
②负极上甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，所以其电池反应式为：2CH₃OH+3O₂+4OH^-═2CO₃^2-+6H₂O，
故答案为：2CH₃OH+3O₂+4OH^-═2CO₃^2-+6H₂O．

点评：本题考查了原电池原理、盖斯定律等知识点，会根据已知方程式结合盖斯定律写出目标方程式，知道燃料电池中正负极上发生的电极反应式，注意：书写放出的热量时不能写负号，为易错点．