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) ΔH1= -1275.6 kJ·mol-1，②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH2=-566.0 kJ·mol-1，③H2O(g)=H2O(l) ΔH3= -44.0 kJ·mol-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）工業上一般可采用如下反應來合成甲醇：2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) △H= -90.8kJmol-1。

①某溫度下，將2mol CO和6mol H2充入2L的密閉容器中，充分反應10min后，達到平衡時測得c(CO)=0.2mol/L，則CO的轉化率為____，以CH3OH表示該過程的反應速率v(CH3OH)=______。

②要提高反應2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)中CO的轉化率，可以采取的措施是_______。

a．升溫 b．加入催化劑 c．增加CO的濃度 d．加入H2 e．加入惰性氣體 f．分離出甲醇

（3）如圖是一個化學過程的示意圖：

①圖中甲池是________裝置(填“電解池”或“原電池”)，其中OH－移向________極(填“CH3OH”或“O2”)。

②寫出通入CH3OH的電極的電極反應式： ____________________________。

③乙池中總反應的離子方程式為______________________________________。

④當乙池中B(Ag)極的質量增加5.40g時，此時丙池某電極析出1.60g某金屬，則丙中的某鹽溶液可能是________(填序號)。

A．MgSO4 B．CuSO4 C．NaCl D．Al(NO3)3

Answer 1

【答案】CH3OH(1)+O2(g)=CO(g)+2H2O(1) △H= -442．8 kJmol-1 80% 0.08mol/(L·min) df 原電池 CH3OH CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O 4Ag++2H2O4Ag+O2↑+4H+ B

【解析】

（1）甲醇不完全燃燒生成CO和液態水，其反應方程式為CH3OH＋O2→CO＋2H2O，根據蓋斯定律，，推出CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) △H== -442.8kJ·mol-1；

（2）①達到平衡時，n(CO)=0.2mol·L-1×2L=0.4mol，

2H2(g) + CO(g)CH3OH(g)

起始： 6 2 0

變化：3.2 1.6 1.6

平衡：2.8 0.4 1.6

CO的轉化率為×100%=80%；根據化學反應速率的表達式，v(CH3OH)==0.08mol/(L·min)；

②a、該反應為放熱反應，升溫，平衡向逆反應方向移動，即CO轉化率降低，故a不符合題意；

b、加入催化劑，使用催化劑，對化學平衡移動無影響，故b不符合題意；

c、增加CO的濃度，雖然平衡向正反應方向移動，但CO的轉化率降低，故c不符合題意；

d、加入H2，平衡向正反應方向進行，CO的轉化率增大，故d符合題意；

e、體積不變，加入惰性氣體，組分濃度不變，化學平衡不移動，CO轉化率不變，故e不符合題意；

f、分離出甲醇，減小生成物的濃度，平衡向正反應方向移動，CO的轉化率增大，故f符合題意；

答案選df；

（3）①根據甲池的裝置圖，甲池裝置圖為原電池，通CH3OH一極為負極，通氧氣的一極為正極，根據原電池工作原理，OH－向負極移動，即向通CH3OH一極移動；

②甲池是燃料電池，相當于CH3OH在氧氣燃燒，電解質為KOH溶液，C元素最終以CO32－形式存在，負極反應式為CH3OH＋8OH--6e-=CO32-＋6H2O；

③A電極接電池正極，A電極為陽極，電極反應式為2H2O-4e－=O2↑+4H＋， B電極為陰極，電極反應式為Ag＋＋e－=Ag，總反應離子方程式為4Ag＋+2H2O4Ag+O2↑+4H＋；

④乙池中B電極反應式為Ag＋+e-=Ag，B極增加5.40g，生成Ag的物質的量為=0.05mol，電路中轉移電子物質的量為0.05mol，丙池某電極上析出金屬，該電極為陰極，即D電極，乙池和丙池為串聯電路，丙池通過的電子物質的量也為0.05mol，

A、硫酸鎂中Mg位于H元素的前面，即陰極上不析出金屬，故A不符題意；

B、電解CuSO4溶液時，D電極反應式為Cu2＋+2e-=Cu，轉移電子0.05mol，析出銅的質量為1.60g，故B符合題意；

C、電解NaCl水溶液，沒有金屬析出，故C不符合題意；

D、電解Al(NO3)3水溶液，沒有金屬析出，故D不符合題意；

答案選B。