Question

2009年10月1日，我国成功举办国庆六十年阅兵活动。其中阅兵仪式上9辆电动车与混合动力车等新能源车辆的亮相，展示了综合国力、国防科技发展水平。同时也说明能源短缺是人类社会面临的重大问题。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)              ΔH₁

     反应Ⅱ： CO₂(g) ＋ 3H₂(g)   CH₃OH(g)  +  H₂O(g)    ΔH₂

① 上述反应符合“原子经济”原则的是   _____（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）。

② 下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数（K）。

温度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

由表中数据判断ΔH₁       0 （填“＞”、“＝”或“＜”）。     

③ 某温度下，将2 mol CO和6 mol H₂充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)＝ 0.2 mol／L，则CO的转化率为        ，此时的温度为        （从上表中选择）。

（2）已知在常温常压下：

① 2CH₃OH(l) ＋ 3O₂(g) ＝ 2CO₂(g) ＋ 4H₂O(g)  ΔH₁ ＝ －1275.6 kJ／mol

② 2CO (g)+ O₂(g) ＝ 2CO₂(g)  ΔH₂ ＝ －566.0 kJ／mol

③ H₂O(g) ＝ H₂O(l)   ΔH₃ ＝ －44.0 kJ／mol

写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：                                  

（3）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，

①设计如右图所示的电池装置。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

（1）① I    ② ＜   ③ 80%    250℃  

（2） CH₃OH(l)+ O₂(g) ＝ CO(g) + 2H₂O(l)   ΔH＝﹣442.8 kJ∕mol

（3）① O₂ + 2H₂O + 4e^- =  4OH^-        

② 2CH₃OH + 3O₂ + 4OH^- = 2CO₃^2- + 6H₂O       

解析:

（1）①反应Ⅰ的产物只有甲醇，而反应Ⅱ的产物有两种，故反应Ⅰ符合“原子经济”原则；②观察图表数据可得，升温时，K值变小，说明该反应的正反应为放热反应，即ΔH₁＜0；③CO的转化率=[2 mol- 0.2 mol／L×2L]/2mol×100%= 80%；此时的化学平衡常数为K= c(CH₃OH)/ c(CO)× c²(H₂)=0.8 mol.L^-1/0.2 mol.L^-1×(1.4 mol.L^-1)²=2.041，故此时的温度为250℃。

（2）将三个热化学方程式进行变形：①+[-②]+4×③，可得甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式，即CH₃OH(l)+ O₂(g) ＝ CO(g) + 2H₂O(l)，ΔH=ΔH₁+[-ΔH₂ ]+4ΔH₃=﹣442.8 kJ∕mol

（3）②先写出甲醇燃烧的反应式为2CH₃OH + 3O₂ = 2CO₂ + 4H₂O 、2CO₂  + 4KOH=2K₂CO₃ + 2H₂O，将以上两式进行合并，可得该电池的总反应式为 2CH₃OH + 3O₂ + 4OH^- = 2CO₃^2- + 6H₂O 。