Question

【題目】開發、使用清潔能源發展“低碳經濟”，正成為科學家研究的主要課題。氫氣、甲醇是優質的清潔燃料，可制作燃料電池。

（1）已知：①2CH3OH（l）+3O2（g）＝2CO2（g）+4H2O（g） △H1＝﹣1275.6kJmol-1

②2CO（g）+O2（g）＝2CO2（g） △H2＝﹣566.0kJmol-1

③H2O（g）＝H2O（l） △H3＝﹣44.0kJmol-1

寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態水的熱化學方程式：___。

（2）工業上甲醇利用水煤氣合成，反應為CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g) ΔH<0。在一定條件下，將1molCO和2molH2通入密閉容器中進行反應，當改變某一外界條件(溫度或壓強)時，CH3OH的體積分數φ(CH3OH)變化趨勢如圖所示：

①平衡時，M點CH3OH的體積分數為10%，則CO的轉化率為___。

②X軸上a點的數值比b點___(填“大”或“小”)。

③生產甲醇的原料CO和H2來源于：CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g） △H＞0，一定條件下CH4的平衡轉化率與溫度、壓強的關系如圖1。則T1___T2（填“＜”、“＞”、“＝”，下同）；A、B、C三點處對應平衡常數（KA、KB、KC）的大小關系為____。

（3）現以H2、O2、熔融鹽Na2CO3組成的燃料電池，采用電解法制備N2O5，裝置如圖2所示，其中Y為CO2。

寫出石墨Ⅰ電極上發生反應的電極反應式___。在電解池中生成N2O5的電極反應式為___。

Answer 1

【答案】CH3OH（1）+O2（g）=CO（g）+2H2O（1） △H＝﹣442.8kJmol-1 25% 小 ＜ KC＝KB＞KA N2O4+2HNO3﹣2e-=2N2O5+2H+

【解析】

（1）根據蓋斯定律得目標方程式，求得目標方程式焓變；

（2）①列三段式計算一氧化碳的轉化率，②根據方程式系數及反應焓變判斷反應的移動方向和溫度壓強的關系，進而判斷，③平衡常數只與溫度有關，根據溫度比較平衡常數；

（3）判斷陰陽極，正負極根據題目信息寫出電極反應式即可。

（1）已知：①②③，根據蓋斯定律,可得： ，

故答案為：；

（2）①設平衡時生成甲醇xmol，列三段式： ，根據M點的體積分數為10%，即 ，解得x=0.25，故的轉化率為，

故答案為：25%；

② ，升溫該反應逆向移動，即溫度越高甲醇體積分數小，加壓該反應正向移動，即壓強越大甲醇體積分數越大，由圖像可知Y軸代表溫度，X軸代表壓強，且abcd依次增大，

故答案為：小；

③該反應為吸熱反應，溫度越高甲烷轉化率越大，故T1<T2；對于吸熱反應，溫度越高平衡常數越大，且相同溫度下平衡常數相同，故KC＝KB＞KA，

故答案為：＜；KC＝KB＞KA；

（3）石墨Ⅰ電極通入氫氣，發生氧化反應生成水，電極反應式為： ；電解池發生氧化反應生成，電極反應式為：，

故答案為：；。