Question

甲醇是一种可再生能源，具有广泛的应用前景．工业上常用CO和H₂反应生产CH₃OH，并开发甲醇燃料电池．

（1）已知：CO（g）+1/2O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0kJ/mol
2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1453.0kJ/mol
则CH₃OH（l）不完全燃烧生成CO（g）和H₂O（l）的热化学方程式为

 

．
（2）工业上常利用反应CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H＜0合成甲醇，在230⁰C～270⁰C最为有利．为研究合成气最合适的起始组成比，分别在 230⁰C、250⁰C和270⁰C进行实验，结果如图1 所示．则230⁰C的实验结果所对应的曲线是

 

（填字母）；该温度下工业生产造宜采用的合成气组成n（H₂）：n（CO）的比值范围是

 

（填字母）．
A.1～1.5B.2.5～3C.3.5～4.5
（3）制甲醇所需要的氢气，可用下列反应制取：
H₂O（g）+CO（g）?H₂（g）+CO₂（g）△H＜0 某温度下，该反应的平衡常数K=1．
①该温度下，若起始时c（CO）=1mol/L，c（H₂O）=2mol/L，反应进行一段时间后，测得H₂的浓度为0.5mol/L，则此时该反应v（正）

 

v（逆） （填＞、=、＜）．
②若降低温度，该反应的K值将

 

．（填“增大“、“减小“或“不变“）
（4）某研究小组设计了如图2所示的甲醇燃料电池装置．
①该电池工作时，OH^-向

 

极移动（填“a“或‘'b“）．
②电池工作一段时间后，测得溶液的pH减小，则该电池总反应的离子方程式为

 

．

Answer 1

考点：热化学方程式,化学电源新型电池,化学平衡的影响因素

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）依据热化学方程式和盖斯定律计算分析得到所需热化学方程式；
（2）依据反应是放热反应，温度越高，反应物转化率越小来回答，反应的配比依据合成氨的工业制备原理类推；
（3）①依据化学三段式列式计算，结合浓度商和平衡常数比较判断反应进行的方向；
②反应是放热反应，降低温度平衡正向进行；
（4）①装置图分析可知a为正极，b为负极，原电池中阴离子移向负极；
②电池反应为甲醇和氧气反应生成碳酸钾、水，结合电荷守恒书写离子方程式；

解答： 解：（1）①CO（g）+1/2O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0kJ/mol
②2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1453.0kJ/mol
依据盖斯定律计算（②-①×2）×

1

2

CH₃OH（l）不完全燃烧生成CO（g）和H₂O（l）的热化学方程式：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-443.5kJ/mol；
故答案为：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-443.5kJ/mol；
（2）工业上用反应④低压合成甲醇，在230℃～270℃最为有利．为研究合成气最合适的起始组成比，分别在230℃、250℃和270℃进行实验，结果如图．合成甲醇是放热反应，温度越低转化率越大，结合图象可知，230℃的实验结果所对应的曲线是 X，；工业生产适宜采用的合成气组成比n（H₂）：n（CO）的范围应反应中 一氧化碳的转化率大，提高氢气的量会提高一氧化碳的转化率，所以n（H₂）：n（CO）＞2：1，选项中氢气量过量多消耗原料，故选B．
故答案为：X，B；
（3）①若起始时c（CO）=1mol/L，c（H₂O）=2mol/L，反应进行一段时间后，测得H₂的浓度为0.5mol/L
                H₂O（g）+CO（g）?H₂（g）+CO₂（g）△H＜0 
起始量（mol/L）  2         1      0       0
变化量（mol/L）  0.5      0.5      0.5     0.5
某时刻（mol/L）  1.5      0.5      0.5     0.5
Qc=

0.5×0.5

1.5×0.5

=

1

3

＜K=1，反应正向进行，此时该反应v（正）＞v（逆）；
故答案为：＞；
②H₂O（g）+CO（g）?H₂（g）+CO₂（g）△H＜0，反应是放热反应，降低温度，平衡正向进行，该反应的K值将增大；
故答案为：增大；
（4）①装置图分析可知a为正极，b为负极，原电池中阴离子移向负极；
故答案为：b；
②电池反应为甲醇和氧气反应生成碳酸钾、水，反应的离子方程式为：2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O；
故答案为：2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O；

点评：本题考查了热化学方程式和盖斯定律计算应用，化学平衡常数、化学平衡影响因素分析判断，原电池原理的分析应用，掌握基础是关键，题目难度中等．