Question

(12分)甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。

（1）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：

反应Ⅰ：CO(g) ＋ 2H2(g) CH3OH(g) ΔH1

反应Ⅱ：CO2(g) ＋ 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g) ΔH2

①下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数（K）。

温度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

由表中数据判断ΔH1 0 （填“＞”、“＝”或“＜”）。

②某温度下，将2mol CO和6 mol H2充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)＝ 0.2 mol／L，则CO的转化率为 ，此时的温度为 （从上表中选择）。

（2）已知在常温常压下：

①2CH3OH(l) ＋ 3O2(g) ＝ 2CO2(g) ＋ 4H2O(l) ΔH1＝－1451.6kJ／mol

②2CO (g)+ O2(g) ＝ 2CO2(g) ΔH2 ＝－566.0kJ／mol

（3）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图所示的电池装置：

①工作一段时间后，测得溶液的pH减小。请写出该电池的负极的电极反应式。

②用该电池电解（惰性电极）500mL某CuSO4溶液，电解一段时间后，为使电解质溶液恢复到原状态，需要向溶液中加入9.8g Cu(OH)2固体。则原CuSO4溶液的物质的量浓度为 mol/L（假设电解前后溶液体积不变）。

Answer 1

（1）①< ②80% 250℃

（2）CH3OH(l)+O2(g) =CO(g)+2H2O(l) △H= - 442.8kJ/mol

（3） ①CH3OH－6e-+ 8OH- = CO32- + 6H2O ②0.2 mol/L

【解析】

试题分析：（1）①根据题给数据分析，平衡常数随温度升高而减小，平衡逆向进行，正反应是放热反应，△H＜0；②某温度下，将2mol CO和6 mol H2充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)＝ 0.2 mol／L，依据化学平衡三段式列式计算；

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始浓度 1 3 0

变化浓度0.8 1.6 0.8

平衡浓度 0.2 1.4 0.8

CO的转化率=0.8/1×100%=80%；该反应的平衡常数K=0.8/（0.2×1.42）=2.041，温度为250℃；（2）反应① 2CH3OH(l) ＋ 3O2(g) ＝ 2CO2(g) ＋ 4H2O(l) ΔH1＝－1451.6kJ／mol

② 2CO (g)+ O2(g) ＝ 2CO2(g) ΔH2 ＝－566.0kJ／mol

依据盖斯定律：①×1/2—②×1/2得到甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：CH3OH(l)+O2(g) =CO(g)+2H2O(l) △H= - 442.8kJ/mol ；（3）①甲醇和氧气以氢氧化钾溶液为电解质溶液的燃料电池，甲醇在原电池负极发生氧化反应，甲醇失电子在碱溶液中生成碳酸钾，电极反应为：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O；（4）用该电池电解（惰性电极）500mL某CuSO4溶液，电解一段时间后，为使电解质溶液恢复到原状态，需要向溶液中加入9.8g Cu(OH)2固体。根据铜原子守恒知，n(CuSO4)= n(Cu(OH)2)=9.8g/98g·mol—1=0.1mol,溶液的物质的量浓度为0.2 mol/L。

考点：考查化学平衡的计算、热化学方程式的书写和电化学。