题目内容
16．
CH3OH是一种无色有刺激性气味的液体，在生产生活中有重要的用途，同时也是一种重要的化工原料．Ⅰ（1）已知CH3OH（g）+O2（g）?CO2（g）+2H2（g）能量变化如图，下列说法正确的是CD
A．CH3OH转变成H2的过程是一个吸收能量的过程
B．H2生成速率于CH3OH的消耗速率之比为1：2
C.1molH-O键断裂的同时2molC=O键断裂，则反应达最大限度
D．该反应在恒容密闭容器中进行，若密度不变则不能证明反应达平衡
（2）某温度下，将5molCH3OH和2molO2充入2L的密闭容器中，经过4min反应达到平衡，测得c（O2）=0.2mol•L-1，4min内平均反应速度v（H2）=0.4mol/（L．min），则CH3OH的转化率为32%；
ⅡCH3OH燃料电池是目前开发最成功的燃料电池之一，这种燃料电池由甲醇、空气（氧气）、和一定的电解质环境构成．
（3）若电解质为25%的KOH溶液，电池放电时，电解质溶液的碱性逐渐减弱，电池放电时正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-；
（4）若电解质溶液改为酸溶液，请写出甲醇燃料电池的负极电极反应式CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+；
（5）最近有人制造了一种新型甲醇燃料电池，一个电极通入空气，另一电极通入CH3OH，电池的电解质是掺杂了Y203的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2-离子，这个电池的正极发生的反应式为：O2+4e-=4O2-；固体电解质里的O2-的移动方向是：负极；
（6）与铅蓄电池相比，当消耗相同质量的负极活性物质时，甲醇燃料电池的理论放电量是铅蓄电池的倍数19.4（保留一位小数）．
分析 I（1）A．反应物总能量高于生成物总能量，属于放热反应；
B．速率之比等于化学计量数之比；
C.1molH-O键断裂的同时生成2molC=O键，同时2molC=O键断裂，则反应到达平衡；
D．混合气体总质量不变，恒容条件下混合气体密度始终不变；
（2）根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（O2），再根据速率之比等于化学计量数之比计算v（H2），计算参加反应氧气物质的量，再根据方程式计算参加反应CH3OH的物质的量，进而计算CH3OH的转化率；
Ⅱ（3）甲醇燃烧是二氧化碳与水，若电解质为25%的KOH溶液，生成的二氧化碳与氢氧化钠反应，电解质溶液的碱性逐渐减弱，正极发生还原反应，氧气在正极获得电子，碱性条件下生成氢氧根离子；
（4）若电解质溶液改为酸溶液，负极发生氧化反应，甲醇在负极失去电子，酸性条件下生成二氧化碳、氢离子；
（5）一种新型甲醇燃料电池，一个电极通入空气，另一电极通入CH3OH，电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2-离子，正极发生还原反应，氧气在正极获得电子生成O2-离子，原电池中阴离子向负极移动
（6）铅蓄电池中负极材料为Pb，氧化为PbSO4，甲醇燃料电池中负极通入甲醇，氧化生成CO2，根据电子转移守恒计算甲醇燃料电池的理论放电量与铅蓄电池的倍数．
解答 解：I（1）A．由图可知，反应物总能量高于生成物总能量，属于放热反应，故A错误；
B．速率之比等于化学计量数之比，则H2生成速率于CH3OH的消耗速率之比为2：1，故B错误；
C.1molH-O键断裂的同时生成2molC=O键，同时2molC=O键断裂，则反应到达平衡，故C正确；
D．混合气体总质量不变，恒容条件下混合气体密度始终不变，密度不变则不能证明反应达平衡，故D正确，
故选：CD；
（2）氧气浓度变化量为$\frac{2mol}{2L}$-0.2mol/L=0.8mol/L，则v（O2）=$\frac{0.8mol/L}{4min}$=0.2mol/（L．min），速率之比等于化学计量数之比，则v（H2）=2v（O2）=0.4mol/（L．min）；
参加反应氧气物质的量为2mol-2L×0.2mol/L=1.6mol，则参加反应CH3OH的物质的量为1.6mol，故CH3OH的转化率为$\frac{1.6mol}{5mol}$×100%=32%，
故答案为：0.4mol/（L．min）；32%；
Ⅱ（3）甲醇燃烧是二氧化碳与水，若电解质为25%的KOH溶液，生成的二氧化碳与氢氧化钠反应，电解质溶液的碱性逐渐减弱，正极发生还原反应，氧气在正极获得电子，碱性条件下生成氢氧根离子，正极电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，
故答案为：减弱；O2+4e-+2H2O=4OH-；
（4）若电解质溶液改为酸溶液，负极发生氧化反应，甲醇在负极失去电子，酸性条件下生成二氧化碳、氢离子，负极电极反应式为：CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+，
故答案为：CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+；
（5）一种新型甲醇燃料电池，一个电极通入空气，另一电极通入CH3OH，电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2-离子，正极发生还原反应，氧气在正极获得电子生成O2-离子，正极电极反应式为：O2+4e-=4O2-，O2-离子向负极移动，
故答案为：O2+4e-=4O2-；负极；
（6）铅蓄电池中负极材料为Pb，氧化为PbSO4，甲醇燃料电池中负极通入甲醇，氧化生成CO2，相同质量提供电子数目之比为$\frac{1}{207}$×2：$\frac{1}{32}$×6=32：621，则甲醇燃料电池的理论放电量是铅蓄电池的$\frac{621}{32}$=19.4倍，
故答案为：19.4．
点评 本题考查化学平衡计算、化学平衡判断、化学反应与能量变化、电极反应式书写及原电池有关计算等，是对学生综合能力的考查，需要学生对基础知识理解并灵活应用，难度中等．
| A． | 标准状况下，5.6LCO2与足量Na2O2反应转移的电子数为0.25 NA | |
| B． | 室温下，1LpH=13的NaOH溶液中，由水电离的OH-离子数目为0.1NA | |
| C． | 氢氧燃料电池正极消耗22.4L（标准状况）气体时，电路中通过的电子数目为2NA | |
| D． | 5NH4NO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2HNO3+4N2↑+9H2O反应中，生成56g N2时，转移的电子数目为3.75NA |
| 压强/MPa 体积分数/% 温度/℃ | 1.0 | 2.0 | 3.0 |
| 810 | 54.0 | a | b |
| 915 | c | 75.0 | d |
| 1000 | e | f | 85.0 |
（1）该反应的△S＞（填“＞”、“＜”或“=”，下同）0；△H＞0．
（2）表中该反应的化学平衡常数的值最大时对应的温度是1000℃；判断理由是该反应的正反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡常数增大．
（3）在915℃、2.0MPa时X的平衡转化率为60%．
（4）用压强替代浓度得到的平衡常数叫作压强平衡常数（Kp）．在810℃、1.0MPa下，Kp=0.634MPa．
（5）能同时提高X的反应速率和转化率的措施是A．
A．升高温度 B．增大压强 C．加催化剂 D分离Z．
| A． |  稀释浓硫酸 | B． |  红色喷泉 | C． |  检验乙烯 | D． |  观察钾离子焰色 |
| A． |  除去CL2中的HCL | B． |  电解制CL2和H2 | C． |  分离CCL4和水 | D． |  中和热的测定 |
已知：①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等；
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：（金属离子浓度为：0.01mol/L）
| 沉淀物 | Fe（OH）3 | Fe（OH）2 | Co（OH）2 | Al（OH）3 | Mn（OH）2 |
| 开始沉淀 | 2.7 | 7.6 | 7.6 | 4.0 | 7.7 |
| 完全沉淀 | 3.7 | 9.6 | 9.2 | 5.2 | 9.8 |
（1）写出浸出过程中Co2O3发生反应的离子方程式Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O．
（2）写出NaClO3发生反应的主要离子方程式ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O；若不慎向“浸出液”中加过量NaClO3时，可能会生成有毒气体，写出生成该有毒气体的离子方程式ClO3-+5Cl-+6H+=3Cl2↑+3H2O．
（3）“加加Na2CO3调pH至a”，过滤所得到的沉淀成分为Fe（OH）3、Al（OH）3，加入萃取剂的目的是除去溶液中的Mn2+，防止Co2+转化为Co（OH）2沉淀．
（4）制得的CoCl2•6H2O在烘干时需减压烘干的原因是降低烘干温度，防止产品分解．
（5）为测定粗产品中CoCl2•6H2O含量，称取一定质量的粗产品溶于水，加入足量HNO3酸化的AgNO3溶液，过滤、洗涤，将沉淀烘干后称其质量．通过计算发现粗产品中CoCl2•6H2O的质量分数大于100%，其原因可能是粗产品含有可溶性氯化物或晶体失去了部分结晶水．（答一条即可）