题目内容

15．甲醇是一种可再生能源，在日常生活中有着广泛的应用．工业上用CO生产燃料甲醇，如：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）．图1表示反应中能量的变化；图2表示一定温度下，在体积为2L的密闭容器中加入4mol H2和一定量的CO后，CO和CH3OH（g）的浓度随时间变化．

请回答下列问题：
（1）图1表示使用和未使用催化剂时反应过程和能量的对应关系．下列有关催化剂的说法不正确是A
A．降低分子的能量                      B．增加了活化分子数
C．提高了活化分子百分数                D．增加了单位体积内的活化分子数
（2）从反应开始到建立平衡，该过程中释放136.5 kJ热量．
（3）在T2℃下，将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中，达到平衡状态时，测得c（CO）=0.2mol•L-1，则CO的转化率为80%．
（4）如图3为常用笔记本电脑所用甲醇质子交换膜燃料电池的结构示意图如．电池总反应为2CH3OH+3O2?2CO2+4H2O．在电脑的使用过程中，电池的温度往往因为各种原因会升高．温度升高不利于（填：“有利于”或“不利于”）电池将化学能转化为电能．该装置中a（填：“a”或“b”）为电池的负极，该电极反应式为CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+．

分析 （1）使用催化剂通过改变反应的历程，降低反应的活化能，增加了活化分子数目及其百分含量而加快反应速率；
（2）依据图1写出反应的热化学方程式，依据热化学方程式计算生成0.75mol/L×2L=1.5mol乙醇放出的热量；
（3）根据起始量和平衡量计算转化率；
（4）2CH3OH+3O2?2CO2+4H2O为放热反应，升高温度平衡向逆向移动，据此判断K变化；
依据氢离子的移动方向判断燃料电池的电极，负极发生氧化反应，正极发生还原反应．

解答 解：（1）使用催化剂通过改变反应的历程，降低反应的活化能，增加了活化分子数目及其百分含量而加快反应速率；
故选：A；
（2）依据图1写出反应的热化学方程式：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H=-91KJ/mol，
依据图2可知反应达到平衡时生成乙醇1.5mol，反应热为：-91KJ/mol×1.5mol=-136.5KJ/mol，放出热量136.5KJ；
故答案为：136.5；
（3）由图2可知，反应中减小的CO的浓度为1mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L，10min时达到平衡，
依据方程式：
     CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）
开始 1mol/L     2mol/L       0
转化 0.75mol/L   1.5mol/L    0.75mol/L
平衡 0.25mol/L   0.5mol/L    0.75mol/L
CO的转化率为$\frac{0.8mol/L}{1mol/L}$×100%=80%，故答案为：80%；
（4）2CH3OH+3O2?2CO2+4H2O为放热反应，升高温度平衡向逆向移动，该反应的平衡常数K将减小，不利用电池将化学能转化为电能；
依据氢离子移向可知b电极为正极，a电极为负极，负极发生氧化反应，甲醇在b极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为：CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+；
故答案为：不利于；a；CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+．

点评 本题涉及电化学、热化学以及化学反应速率和平衡的综合知识的考查，注意化学平衡常数的计算及其意义，题目难度中等．

练习册系列答案
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5．某化学实验小组需用480mL0.5mol/L的硫酸铜溶液，请回答下列问题：
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（3）下列操作会导致所配硫酸铜溶液物质的量浓度偏低的是①②⑤⑥（填序号，下同）：对所配溶液物质的量浓度无影响的是③．
①在烧杯中搅拌溶液时，有少量液体溅出
②定容摇匀后，发现溶液液面低于刻度线，又滴加蒸馏水至刻度线
③容量瓶使用前未进行干燥
④所使用的容量瓶刚用某种浓度的硫酸铜溶液润洗过
⑤定容后，塞好瓶塞摇匀，装入用蒸馏水洗净的试剂瓶中
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6．对于反应：H2O+NaH═NaOH+H2↑，下列判断正确的是（　　）
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（5）写出以CH3CH=CHCH3和CH2=CHCHO为原料制备的合成路线流程图（无机试剂可任选）．合成路线流程图示例如下：CH3CHO$→_{催化剂，△}^{O_{2}}$CH3COOH$→_{浓H_{2}SO_{4}，△}^{CH_{3}CH_{2}OH}$CH3COOCH2CH3．
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请回答下列问题：
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请回答：
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（4）体育比赛中当运动员肌肉扭伤时，队医随即用氯乙烷（沸点为12.27°C）对受伤部位进行局部冷冻麻醉．请用B选择合适的方法制备氯乙烷，要求原子利用率为100%，制备反应方程式为CH2=CH2+HCl$→_{△}^{催化剂}$CH3CH2Cl，反应类型为加成反应．

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