Question

16．日本的核泄漏引起了人们对核能的恐慌，也加剧了人类对化石燃料的依赖，化石燃料特别是煤的使用不当会加剧环境污染，工业上常把煤进行汽化、液化处理，使煤变成清洁能源．煤的一种转化流程图如下：

（1）随着反应的进行，乙池的电解质溶液的pH不变（填“增大、减小、不变”）；甲池中负极的电极反应式为CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O．
（2）已知在常温常压下：①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1451.6kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566kJ/mol．则甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H═-442.8kJ/mol
（3）C（s）和H₂O（g）在一定条件下反应可得一H₂等清洁燃料．将不同量的C（s）和H₂O（g）分别加入到体积为2L的恒容密闭容器中发生反应：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），不同温度下得到三组数据：

实验组	温度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		达平衡所需时间/min
		C	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1.6	…	6
2	900	6	3	…	1.5	3
3	900	…	…	…	…	1

①实验2条件下平衡常数K=0.75；若实验2中分离出1mol H₂O（g），则H₂O（g）的转化率将增大（填“增大、减小、不变”）
②若实验3起始时充入的是CO（g）和H₂（g），且达平衡时实验2、3中CO的体积分数相同，则起始时c（H₂）=1.5mol/L．

Answer 1

分析 （1）甲池为原电池，负极通入甲醇，发生氧化反应，在碱性条件下生成碳酸根离子和水；
池为原电池，与电源正极相连的铜为阳极，铜失去电子发生氧化反应；锌为阴极，铜离子得到电子反应还原反应，依此进行解答；
（2）根据盖斯定律，由（①-②）÷2得出正确结论；
（3）①根据平衡时各物质的浓度，结合平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积进行计算；
减小压强，平衡向着气体体积增大的方向移动，依此进行判断；
②根据等效平衡进行判断．恒容密闭容器，转到一边，实验2、3的起始投料量相等．

解答 解：（1）甲池为原电池，负极通入甲醇，发生氧化反应，电极反应式为：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；
乙池为原电池，与电源正极相连的铜为阳极，发生氧化反应，电极反应式为：Cu-2e^-═Cu²⁺，锌为阴极，发生还原反应，电极反应式为：Cu²⁺+2e^-=Cu，故的电解质溶液的pH不变，
故答案为：不变；CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；
（2）①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O△H=-1451.6kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566kJ/mol
由（①-②）÷2得，CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=$\frac{（-1451.6kJ/mol）-（-566kJ/mol）}{2}$=-442.8kJ/mol，
故答案为：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H═-442.8kJ/mol；
（3）①实验2中达到平衡时，c（CO）=c（H₂）=$\frac{1.5mol}{2L}$=0.75mol/L，c（H₂O）=$\frac{3mol-1.5mol}{2L}$=0.75mol/L，
K=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}）}{c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.75×0.75}{0.75}$=0.75；
实验2中分离出1molH₂O（g），则体系压强减小，平衡正向移动，H₂O（g）的转化率增大，
故答案为：0.75；增大；
（3）实验3起始时充入的是CO（g）和H₂（g），且达平衡时实验2、3中CO的体积分数相同，说明两者为等效平衡，且为恒容密闭容器，故转到一边，实验2、3的起始投料量相等．实验2的起始投料为3molH₂O，全部转到右边，相当于3molCO和3molH₂，故实验3起始时应加入3molCO和3molH₂，故c（H₂）=$\frac{3mol}{2L}$=1.5mol/L，
故答案为：1.5mol/L．

点评 本题考查较为综合，涉及原电池和电解池的电极反应式的书写、盖斯定律的应用、平衡常数的计算、及等效平衡等知识，为高考常见题型，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，综合性较强，难度较大．