Question

【題目】能源問題是人類社會面臨的重大課題，甲醇是未來重要的能源物質之一。

（1）合成甲醇的反應為：CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）；下圖表示某次合成實驗過程中甲醇的體積分數φ（CH3OH）與反應溫度的關系曲線，則該反應的△H__________0。（填“＞、＜或＝”下同）

（2）在某溫度下，向一個容積不變的密閉容器中通入2.5mol CO和7.5mol H2，達到平衡時CO的轉化率為90%，此時容器內的壓強為開始時的__________倍。

（3）利用甲醇燃料電池設計如圖所示的裝置：

①則該裝置中b為____________極，寫出裝置中電解池內發生反應的離子方程式_______________________。

②當鋅片的質量變化為12．8 g時，a極上消耗的O2 在標準狀況下的體積為___________L。

（4）低碳經濟是以低能耗、低污染、低排放為基礎的經濟模式，其中一種技術是將CO2轉化成有機物實現碳循環。如：

2CO2（g）＋2H2O（l）= C2H4（g）＋3O2（g） ΔH＝+1411．0 kJ/mol

2CO2（g）＋3H2O（l）= C2H5OH（1）＋3O2（g） ΔH＝+1366．8 kJ/mol

則由乙烯水化制乙醇反應的熱化學方程式____________________________________。

Answer 1

【答案】＜ 0．55 負 2Cu2+＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H+ 2．24 C2H4（g）＋H2O（l）= C2H5OH △H＝－44．2 kJ/mol

【解析】

（1）合成甲醇的反應為：CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）；由圖中某次合成實驗過程中甲醇的體積分數φ（CH3OH）與反應溫度的關系曲線可知，φ（CH3OH）在230℃以后隨溫度升高而減小，說明該反應是放熱反應，則該反應的△H＜0。

（2）在某溫度下，向一個容積不變的密閉容器中通入2.5mol CO和7.5mol H2，達到平衡時CO的轉化率為90%，則CO的變化量為2.25mol，H2的變化量為4.5mol，此時容器內CO（g）、H2（g）、CH3OH的的物質的量分別為0.25mol、3mol和2.25mol。在同溫同體積的容器中，氣體的壓強之比等于其物質的量之比，故壓強為開始時的倍。

（3）①燃料電池中，燃料在負極發生氧化反應。由圖中信息可知，甲醇從b電極通入，則該裝置中b為負極，則Zn為陰極、陽極是惰性電極，電解硫酸銅溶液，電解池內發生反應的離子方程式為2Cu2+＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H+。

②當鋅片的質量變化為12．8 g時，說明鋅片上析出銅的物質的量為0.2mol，則a極上消耗的O2 的物質的量為0.1mol，其在標準狀況下的體積為2.24L。

（4）①2CO2（g）＋2H2O（l）= C2H4（g）＋3O2（g） ΔH＝+1411．0 kJ/mol

②2CO2（g）＋3H2O（l）= C2H5OH（1）＋3O2（g） ΔH＝+1366．8 kJ/mol

根據蓋斯定律，由②-①可得由乙烯水化制乙醇反應的熱化學方程式C2H4（g）＋H2O（l）= C2H5OH △H＝－44．2 kJ/mol。