Question

甲醇是一种具有广泛应用前景的物质．回答下列与甲醇相关的问题．
（1）甲醇分子的结构式为

 

．
（2）工业上可以用CO和H₂制备CH₃OH．反应原理为CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=-86.6kJ?mol^-l．
①达到平衡后，若改变某个条件使平衡向正反应方向移动，则下列说法中正确的有

 

（填字母）
A．反应物的转化率一定增大       
B．正反应速率一定大于逆反应速率
C．生成物的体积分数一定增加     
D．反应物的浓度一定降低
E．平衡常数K有可能不变         
F．容器中混合气体平均摩尔质量一定不变
②若在一恒温、体积可变的密闭容器中，以物质的量之比1：2加入CO和H₂，t₁时刻达平衡后，在t₂时刻改变某一条件，其反应过程如图1所示．则t₂时刻改变的条件可能为

 

．
（3）甲醇可做燃料电池，用以电解某M混合溶液．如图2所示：
①Y电极为

 

极（填正或“负”或“阴”或“阳”），X电极的电极方程式为

 

．
②若M溶液为200 mL，由如下离子构成：

离子	Cu2+	H+	Cl-	SO42-
c/mol?L-1	0.5	2	2	0.5

电解一段时间后，当两极收集到相同体积（同种条件）的气体时停止电解．则阳极上收集到的氧气的质量为

 

g．此时，负极区中n（H⁺）的变化量为

 

mol．

Answer 1

考点：化学平衡的影响因素,化学电源新型电池

专题：

分析：（1）甲醇相当于甲烷中的一个H原子被羟基取代，据此书写即可；
（2）①依据反应：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=-86.6kJ?mol^-1分析即可；
②结合图象分析改变条件的一瞬间各物理量的变化分析；
（3）①燃料电池中，通入燃料的电极是负极，通入氧气的电极是正极，由于图中氢离子移向b，故b为正极，据此解答即可；②依据各种离子的放电顺序以及氧化还原反应原理中得失电子守恒解答．

解答： 解：（1）甲醇是甲烷中的1个H被羟基取代后的产物，结构式为：，故答案为：；
（2）①CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=-86.6kJ?mol^-l，改变某个条件使平衡向正反应方向移动，
A．若加入CO，那么H₂的转化率增大，但是CO的转化率减小，若加入H₂，那么CO的转化率增大，但是H₂的转化率减小，故A错误；      
B．平衡向正反应方向移动，即正反应速率大于逆反应速率，故B正确；
C．若移出甲醇，平衡右移，那么甲醇的体积分数减小，故C错误；    
D．若加入CO，则CO的浓度一定增大，故D错误；
E．平衡常数K只与温度有关，若温度不变，K则不变，故E正确；         
F．该反应是气体体积改变的反应，则平衡移动，容器中混合气体平均摩尔质量一定改变，故F错误，
故选BE；
②由图2可知：改变条件的一瞬间，逆反应速率增大，且平衡向逆反应方向移动，因此增加甲醇的量，即改变其浓度，使化学平衡被破坏，故答案为：增加甲醇的量；
（3）①原电池中，阳离子向正极方向移动，图中氢离子移向Y，故Y为正极，那么X为负极，燃料电池的负极上是燃料甲醇发生失电子的氧化反应，电解质环境是酸性，则X电极的电极反应为：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂↑+6H⁺，
故答案为：正；CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂↑+6H⁺；
②依据所给离子知：阴极上发生的电极反应为：Cu²⁺+2e^-=Cu，2H⁺+2e^-=H₂↑，阳极上发生电极反应：Cl^--2e^-=Cl₂↑，4OH^-→O₂↑+2H₂O+4e^-，可知Cu²⁺全部反应，Cu²⁺0.1mol，Cl^-0.4mol反应完全，生成0.2molCl₂，设生成O₂为x mol，生成H₂为y mol，依据题意有：

0.1×2+y×2=2×0.2+4x 0.2+x=y

，解x=0.1，y=0.3，即氧气质量为：0.1mol×32g/mol=3.2g，负极失去电子为：0.1×2+0.3×2=0.8mol，负极产生的H⁺会通过质子交换膜渗透到正极区，而正极区刚好需要0.8molH⁺参与正极反应，因此负极区的H+的变化量为0．
故答案为：3.2g；0．

点评：本题是一道化学平衡和电化学知识的综合考查题，注意原电池和电解池的工作原理是解题关键，难度较大．