Question

(14分) 能源短缺是人類面臨的重大問題。甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發和應用前景。（1）工業上一般采用下列兩種反應合成甲醇：

反應I：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)ΔH₁    反應II：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)  ΔH₂

① 上述反應符合“原子經濟”原則的是            （填“Ⅰ”或“Ⅱ”），

② 下表所列數據是反應Ⅱ在不同溫度下的化學平衡常數(K)的變化

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

I．由表中數據判斷ΔH₂            0（填“＞”、“＜”或“＝”），

Ⅱ．若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產率的是                  ，

A．升高溫度  B．將CH₃OH(g)從體系中分離  C．使用合適的催化劑   D．充入He，使體系總壓強增大   E．按原比例再充入 CO和 H₂

Ⅲ．某溫度下，將2 mol CO和6 mol H₂充入2L的密閉容器中，充分反應，達到平衡后，測得c(CO)=0.2 mol·L^-1，則CO的轉化率為          ，此時的溫度為            （從上表中選擇）；

（2）某實驗小組依據甲醇燃燒的反應原理，設計如上圖所示的原電池裝置。

① 該電池工作時，OH^－向_______極移動（填“正”或“負”），

② 該電池負極的電極反應為                                             。

 

Answer 1

考查綠色化學的思想、外界條件對平衡的影響以及電化學的應用等。

（1）①Ⅱ   ② I．＜   Ⅱ．BE   Ⅲ．80%    250℃ （2）①  負

②CH₃OH +8OH^－— 6e^- = CO₃ ^2- + 6H₂O

解析:(1)原子利用率達到100％的即符合綠色化學原則，所以反應Ⅱ符合“原子經濟”原則；根據表中數據可判斷，隨著溫度的升高，平衡常數逐漸減小，說明升高溫度平衡向逆反應方向移動，所以正反應是放熱反應，即△H＜0；升高溫度平衡向逆反應方向移動，生成物的產率降低，A不正確。B相當于降低生成物濃度，平衡向逆反應方向移動，增大產率，正確。催化劑只影響反應速率，不影響平衡狀態，C不正確。D只壓強增大，但反應物的濃度并沒有增大，平衡不移動，不正確。E相當于增大反應物的濃度平衡平衡向正反應方向移動，產率增大。

（2）原電池中負極失去電子，經導線傳遞到正極上，正極得到電子，所以溶液中的陽離子向正極移動，而陰離子向負極移動。根據燃料電池的裝置圖可判斷通入氧氣的電極是正極，甲醇在負極通入，由于電解質是氫氧化鉀溶液顯強堿性，所以甲醇的氧化產物是碳酸鉀和水。