Question

【題目】研究反應過程的熱量變化對于生產生活有重要意義。

Ⅰ.甲醇是重要的化工原料。利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)在一定條件下合成甲醇。請按要求回答下列問題：

(1)反應CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)在使用和未使用催化劑時，反應過程和能量的對應關系如圖所示。下列說法正確的是___(填字母代號)。

A．該可逆反應的正反應為吸熱反應

B．斷裂反應物中的化學鍵所吸收的總能量小于形成生成物中的化學鍵所釋放的總能量

C．曲線b是使用了催化劑對應的曲線，且加入催化劑后，反應熱變小

(2)CO、CO2和H2在合成過程中發生的主要反應如下：

①CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　ΔH1＝－99 kJ·mol－1

②CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH2＝－58 kJ·mol－1

③CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH3

則ΔH3＝____。

(3)直接甲醇燃料電池(簡稱DMFC)由于其結構簡單、能量轉化率高、對環境無污染，可作為常規能源的替代品而越來越受到關注。DMFC的工作原理如圖所示：

則通入a氣體的電極是電池的____(填“正”或“負”)極，其電極反應式為___。

Ⅱ.已知單質硫在通常條件下以S8(斜方硫)的形式存在，而在蒸氣狀態下，有S2、S4、S6及S8等多種同素異形體，其中S4、S6和S8具有相似的結構特點，其結構如圖所示：

(1)在一定溫度下，測得硫蒸氣的平均摩爾質量為80 g·mol－1，則該蒸氣中S2的體積分數不小于_____。

(2)若已知硫氧鍵的鍵能為d kJ·mol－1，氧氧鍵的鍵能為e kJ·mol－1，S(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH＝－a kJ·mol－1，則S8中硫硫鍵的鍵能為_____。

Answer 1

【答案】B 41 kJ·mol－1 負 CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋ 75% (2d－a－e) kJ·mol－1

【解析】

I．(1) A．該可逆反應的反應物的總能量大于生成物的總能量，則正反應為放熱反應，A錯誤；

B．根據圖像可知，斷裂反應物中的化學鍵所吸收的總能量(E1)小于形成生成物中的化學鍵所釋放的總能量(E2)，B正確；

C．曲線b降低了反應的活化能是使用了催化劑對應的曲線，且加入催化劑后，反應熱不變，C錯誤；

答案為B；

(2)根據蓋斯定律，②-①可得CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)，ΔH3=-58+99=+41 kJ·mol－1；

(3)根據圖像，電子轉移出的一極為負極，則a為甲醇；甲醇與水反應，失電子生成二氧化碳和氫離子，電極反應式為CH3OH－6e－＋H2O==CO2↑＋6H＋；

II．(1) 當S2、S4時，S2分子的體積分數最小，設S2物質的量為X，S4物質的量為Y，=80；得到X：Y=3：1，相同條件下氣體物質的量之比等于體積之比物得到，該蒸氣中S2分子的體積分數不小于75%；

(2)化學反應中，舊鍵的斷裂吸熱，新鍵的形成放熱，則ΔH＝S-S+e-2d，S8中硫硫鍵的鍵能=(2d－a－e) kJ·mol－1。