Question

【題目】（1）甲醇是一種可再生能源，用途廣泛，一種由甲醇、氧氣以及強堿溶液制成的新型手機電池，容量達氫鎳電池或鋰電池的10倍。回答下列有關問題：

如圖所示：

①甲池通入CH3OH的電極反應式為__________；乙池石墨一極的電極反應式為______；

②反應一段時間后，向乙池中加入一定量________能使CuSO4溶液恢復到原濃度；

③甲池中消耗280 mL(標準狀況下)O2，此時丙池中理論上最多產生__________g沉淀。

（2）工業上有一種生產甲醇的反應：CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g) △H＝-49.0kJ·mol-1。在某溫度下，容積均為2L的A、B兩個容器中，按不同方式投入反應物，保持恒溫恒容，經10秒鐘后達到平衡，達到平衡時的有關數據如下表：

容器	A	B
反應物投入量	1mol CO2（g）和3mol H2（g）	1mol CH3OH（g）和1mol H2O（g）
CH3OH（g）濃度（molL-1）	c1	c2
反應能量變化	放出29.4kJ	吸收akJ

①從反應開始至達到平衡時，A中用CO2來表示的平均反應速率為______________；

②該溫度下，反應CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的化學平衡常數的值為_____________；

③a=______________。

④下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是____________。

A．升高溫度 B．充入氫氣

C．將水蒸氣從體系中分離 D．用更有效的催化劑

Answer 1

【答案】CH3OH－6e-＋8OH-＝CO32-＋6H2O4OH-4e＝O2↑+2H2OCuO1.45 g0.032.0819.6BC

【解析】

（1）①甲池通入CH3OH的電極是負極，甲醇失去電子，在堿性環境下變為碳酸根離子，電極反應式為CH3OH－6e-＋8OH-＝CO32-＋6H2O；乙池石墨一極與電源的正極相連，作陽極，氫氧根離子放電，電極反應式為4OH-4e＝O2↑+2H2O；正確答案：CH3OH－6e-＋8OH-＝CO32-＋6H2O ；4OH-4e＝O2↑+2H2O。

②乙池中陽極氫氧根離子放電生成氧氣，陰極銅離子放電生成銅，電解總反應為：2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+2O2↑；因此反應一段時間后，向乙池中加入一定量CuO能使CuSO4溶液恢復到原濃度；正確答案：CuO。

③甲池中消耗280 mL(標準狀況下)O2，轉移電子的物質的量是0.28×4/22.4=0.05mol。惰性電極電解MgCl2溶液生成氫氧化鎂沉淀、氯氣和氫氣，離子方程式為Mg2＋＋2H2O＋2Cl－Cl2↑＋H2↑＋Mg(OH)2↓，所以根據電子守恒可知生成氫氧化鎂的物質的量是0.025mol，即此時丙池中理論上最多產生氫氧化鎂沉淀：0.025mol×58g/mol＝1.45g；正確答案：1.45g。

（2）①1mol二氧化碳完全反應放出49.0kJ熱量，當放出29.4kJ熱量時，則參加反應的n（CO2）=29.4×1/49=0.6mol，CO2的平均反應速率v==0.6/(2×10)==0.03mol/（LS）正確答案：0.03。

② CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

起始量 1 3 0 0

變化量 0.6 1.8 0.6 0.6

平衡量 0.4 1.2 0.6 0.6

各物質濃度分別為c(CO2)=0.2mol/L, c(H2)=0.6mol/L, c(CH3OH)=0.3mol/L, c(H2O)=0.3 mol/L；根據K==0.3×0.3/(0.2×0.63)=2.08；正確答案：2.08。

③恒溫恒容下，容器A與容器B為等效平衡，平衡時對應組分的物質的量、濃度相等，二者起始物質的量等于各物質的化學計量數，放出熱量與吸收熱量之和等于反應熱數值，則吸收的熱量=反應熱-放出的熱量=49.0kJ-29.4kJ=19.6kJ；正確答案：19.6。

④要使n（CH3OH）/n（CO2）增大，應使平衡向正反應方向移動， 所以：

A．因正反應放熱，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，則n（CH3OH）/n（CO2）減小，故A錯誤；

B．充入氫氣，平衡向正反應方法移動，n（CH3OH）/n（CO2）增大，故B正確；
C．將水蒸氣從體系中分離，平衡向正反應方向移動，n（CH3OH）/n（CO2）增大，故C正確；
D．用更有效的催化劑，平衡不移動，則n（CH3OH）/n（CO2）不變，故D錯誤；

正確選項：BC。