Question

甲醇燃料分為甲醇汽油和甲醇柴油。工業上合成甲醇的方法很多。

（1）一定條件下發生反應：

①CO­2（g） +3H2（g） ＝CH­­3OH（g）+H2O（g） ? △H1????

②2CO­（g） +O2（g） ＝2CO­2（g）?? △H2

③2H2（g）+O2（g） ＝2H2O（g）????????? △H3

則CO（g） + 2H2（g） CH3OH（g）　的△H＝??????????????? 。

（2）在容積為2L的密閉容器中進行反應： CO（g）+2H2（g）CH3OH（g） ，其他條件不變，在300℃和500℃時，物質的量n（CH3OH） 與反應時間t的變化曲線如圖所示。該反應的△H???? 0 （填>、<或=）。

（3）若要提高甲醇的產率，可采取的措施有____________（填字母）。

A．縮小容器體積

B．降低溫度

C．升高溫度

D．使用合適的催化劑

E．將甲醇從混合體系中分離出來

（4）CH4和H2O在催化劑表面發生反應CH4+H2OCO+3H2，T℃時，向1 L密閉容器中投入1 mol CH4和1 mol H2O（g），5小時后測得反應體系達到平衡狀態，此時CH4的轉化率為50% ，計算該溫度下的平衡常數???? （結果保留小數點后兩位數字）。

（5）以甲醇為燃料的新型電池，其成本大大低于以氫為燃料的傳統燃料電池，目前得到廣泛的研究，如圖是目前研究較多的一類固體氧化物燃料電池工作原理示意圖。回答下列問題：

①B極的電極反應式為????????????????????? 。

②若用該燃料電池做電源，用石墨做電極電解硫酸銅溶液，當電路中轉移1mole- 時，實際上消耗的甲醇的質量比理論上大，可能原因是????????????????????? 。

（6）25℃時，草酸鈣的Ksp=4.0×10-8,碳酸鈣的Ksp=2.5×10-9。向20ml碳酸鈣的飽和溶液中逐滴加入8.0×10-4 mol·L-1的草酸鉀溶液20ml，能否產生沉淀?????? （填“能”或“否”）。

 

Answer 1

【答案】

（1）△H1+△H2 －△H3

（2 ＜

（3）ABE

（4）6.75?

（5）① CH3OH + 3O2- -6e-= CO2+ 2H2O；?

②甲醇不完全被氧化，生成C或CO? 或 電池能量轉化率達不到100% （6）否

【解析】

試題分析：（1）①+ ②—③。整理可得：CO（g） + 2H2（g）CH3OH（g）　的△H＝△H1+△H2 －△H3。（2）由圖像可以看出：升高溫度，平衡時CH3OH的含量降低，說明升高溫度，化學平衡向逆反應方向移動，根據平衡移動原理，升高溫度化學平衡向吸熱反應方向移動，逆反應方向為吸熱反應，所以正反應為放熱反應。因此△H＜0. （3）若要提高甲醇的產率,應該使平衡正向移動。由于該反應的正反應為氣體體積縮小的放熱反應，根據平衡移動原理，降低溫度、增大壓強（即縮小容器體積）增大反應物的濃度或把甲醇從反應體系中分離出來。因此選項為A、B、E。（4）根據反應方程式CH4+H2OCO+3H2中各種物質的相互關系及甲烷的轉化率可知：當反應達到平衡時，c（CH4）=0.5mol/L;c（H2O）=0.5mol/L;c（CO）=0.5mol/L;c（H2）=1.5mol/L.化學平衡狀態是可逆反應達到平衡狀態時，各種生成物濃度冪指數的乘積一各種反應物濃度冪指數乘積的比，所以。（5）①通入甲醇的電極B為原電池的負極， B極的電極反應式為CH3OH + 3O2- -6e-= CO2+ 2H2O； 通入氧氣的電極為正極，正極發生反應：O2+ 4e-= 2O2- . ②當電路中轉移1mole- 時，實際上消耗的甲醇的質量比理論上大，可能原因是甲醇不完全被氧化，生成C或CO或電池能量轉化率達不到100%等。（6）碳酸鈣的Ksp=2.5×10-9，則c（Ca2+）·c（CO32-）=Ksp, c（Ca2+）=Ksp1/2=（2.5×10-9）1/2=5×10-5. 當向20ml碳酸鈣的飽和溶液中逐滴加入8.0×10-4 mol·L-1的草酸鉀溶液20ml 時，c（Ca2+）·c（C2O42-）=（1/2×5×10-5） ×（1/2×8.0×10-4）=10-8,小于草酸鈣的Ksp=4.0×10-8。所以不能產生草酸鈣沉淀。

考點：考查原電池、電解池的反應原理及電極式的書寫、熱化學方程式的書寫、反應熱與化學平衡常數的計算、外界條件對化學平衡的影響等知識。