题目内容
【题目】甲醇（CH3OH）是一种绿色能源。如图所示，某同学设计一个甲醇燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜．
根据要求回答相关问题：
（1）写出负极的电极反应式____________，甲装置中碱性_____（填增强、减弱或不变）
（2）铁电极为______（填“阳极”或“阴极” ），石墨电极（C）的电极反应式为______。
（3）若将乙装置中两电极位置互换，其他装置不变，乙装置中发生的总反应式______ 。
【答案】CH3OH+8OH--6e-＝CO32-+6H2O 减弱 阴极 2Cl--2e-=Cl2↑ Fe+2H2O
Fe(OH)2 +H2↑
【解析】
从图中可以看出，甲池为原电池(作电源)，乙池为电解池，丙池为铜的电解精炼。甲池中，通甲醇的电极为负极，通氧气的电极为正极；乙池中，Fe电极为阴极，C电极为阳极；丙池中，精铜为阴极，粗铜为阳极。
（1）通入负极上甲醇燃料失电子和氢氧根离子发生氧化反应生成水，电极反应式为CH3OH+8OH--6e-＝CO32-+6H2O，正极反应方程式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，由于在反应中有水生成，因此氢氧化钾溶液的浓度降低，pH降低，故答案为：CH3OH+8OH--6e-＝CO32-+6H2O，减弱；
（2）铁电极连接原电池负极而作电解池阴极，碳作阳极，电解氯化钠饱和溶液时，阳极上氯离子放电，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，故答案为：阴极；2Cl--2e-=Cl2↑；
（3）若将乙装置中两电极位置互换，阳极为铁，铁失电子；阴极氢离子得电子；电极反应式Fe+2H2O Fe(OH)2 +H2↑，故答案为：Fe+2H2O Fe(OH)2 +H2↑
【题目】氨可用于制取氨水、氮肥、硝酸、铵盐、纯碱等，因此被广泛应用于化工、轻工、化肥、制药、合成纤维、塑料等行业．
（1）以甲烷为原料可制得合成氨用的氢气，有关反应的能量变化如下图所示：
写出CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式：_______________。
（2）已知N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g)；△H= -94.4kJ·mol-1，在某容积为2L的恒容容器中发生合成氨反应，体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图所示：
①前20min内v(NH3)=________mol/(L·min)，放出的热量为________。
②45min时采取的措施是________；时段III条件下反应的平衡常数为________（保留3位有效数字）。
（3）一定温度下，将不同量的CO2、NH3分别通入某恒容密闭容器中进行下列反应：2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(l)+H2O(g)；△H＜0，得到如下数据：
实验组 | 起始量/mol | 平衡时的转化率 | 平衡时气体平均相对分子质量 | ||
NH3(g) | CO2(g) | NH3(g) | CO2(g) | ||
1 | 2 | 1 | a1 | a2 | M1 |
2 | 4 | 2 | a3 | a4 | M2 |
3 | n1 | n2 | a5 | a6 | M3 |
①a1________a4（填“＜”、“＝”或“＞”）；M1________ M2（填“＜”、“＝”或“＞”）。
②若a5>a6，则n1，n2必须满足的关系是________。
（4）室温时将氨通入500mL 0.1mol·L-1盐酸中至pH=6，所得溶液中离子浓度由大到小的顺序是____________________________________________。
（5）氨、空气、KOH溶液可构成燃料电池，反应原理为4NH3+3O2=2N2+6H2O，反应一段时间后，电解质溶液的pH将________（填“增大”“减小”或“不变”）。
【题目】目前工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇，某研究小组对下列有关甲醇制取的三条化学反应原理进行探究。已知在不同温度下的化学反应平衡常数(K1、K2、K3)如下表所示：
化学反应 | 焓变 | 平衡常数 | 温度/℃ | ||
500 | 700 | 800 | |||
①2H2(g)＋CO(g) | ΔH1 | K1 | 2.5 | 0.34 | 0.15 |
②CO2(g)＋H2(g) | ΔH2 | K2 | 1.0 | 1.70 | 2.52 |
③CO2(g)＋3H2(g) | ΔH3 | K3 | |||
请回答下列问题：
(1)反应②是________(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)根据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3＝________(用K1、K2表示)；根据反应③判断ΔS___0(填“>”、“＝”或“<”)，在______(填“较高”或“较低”)温度下有利于该反应自发进行。
(3)500℃时，测得反应③在某时刻，CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度分别为0.1mol/L、0.8mol/L、0.3mo/L、0.15mol/L，则此时v正________v逆(填“>”、“＝”或“<”)。