Question

【題目】能源短缺是人類社會面臨的重大問題．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：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H1
反應II：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H2
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I在不同溫度下的化學平衡常數（K）．

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

由表中數據判斷△H10 （填“＞”、“=”或“＜”）．
③某溫度下，將2mol CO和6mol H2充入2L的密閉容器中，充分反應，達到平衡后，測得c（CH3OH）=0.8mol/L，則CO的轉化率為 ， 此時的溫度為（從上表中選擇）．
④恒溫、恒容時，下列情況不能說明反應I已經達到化學平衡狀態的是 ．
a、容器各物質的濃度保持不變； b、容器內壓強保持不變；
c、υ（CO）消耗═1/2υ（H2）生成 　 d、容器內的密度保持不變
（2）25℃、101kPa時，燃燒16g液體甲醇生成CO2和H2O（l），放出的熱量為363.26kJ，寫出甲醇燃燒的熱化學方程式： ．
（3）某實驗小組依據甲醇燃燒的反應原理，設計一個燃料電池電解Na2SO4溶液（圖如下）．請根據圖示回答下列問題：
①通入甲醇蒸氣的電極應為極（填寫“正”或“負”），該電極上發生的電極反應是（填字母代號）．
a.2CH3OH﹣12e﹣+3O2═2CO2+4H2O
b．CH3 OH﹣6e﹣+8OH﹣═CO32﹣+6H2O
c．O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣
d．O2﹣4e﹣+4H+═2H2O
②寫出電極A的名稱 ． 寫出B電極的電極反應式 ．
③當堿性甲醇燃料電池消耗3.36L 氧氣時（折合為標準狀況），理論上電解Na2SO4溶液生成氣體的總物質的量是 ．

Answer 1

【答案】
（1）Ⅰ；＜；80%；250℃； d
（2）CH3OH（l）+ O2（g ）═CO2（g ）+2H2O（l）△H1=﹣726.52 kJ/mol
（3）負； b；陰極；4OH﹣﹣4e﹣═O2↑+2H2O；0.45mol
【解析】解：（1）①“原子經濟”是指在化學品合成過程中，所用的所有原材料盡可能多的轉化到最終產物中，分析反應可知，反應Ⅰ中原子利用率為100%，符合“原子經濟”，故答案為：Ⅰ；

②由表數據可知，溫度升高，平衡常數減小，說明平衡逆向進行，逆向是吸熱反應，正向放熱反應，即△H1＜0，故答案為：＜；

③按反應Ⅰ充分反應達到平衡后，測得c（CH3OH）=0.8mol/L，其物質的量為1.6mol，則：

CO （g）+2H2 （g）CH3OH （g）

起始量（mol）：2 6 0

變化量（mol）：1.6 3.2 1.6

平衡量（mol）：0.4 2.8 1.6

CO的轉化率= ×100%=80%，

此時的平衡常數K= ≈2.041，所以溫度為250℃，

故答案為：80%；250℃；

④a．容器各物質的濃度保持不變，說明反應到達平衡，故a正確；

b．隨反應進行，容器內氣體物質的量進行，容器內壓強減小，容器內壓強保持不變，說明反應到達平衡，故b正確；

c．由方程式可知υ（CO）生成═ υ（H2）生成，而υ（CO）消耗═ υ（H2）生成，說明υ（CO）生成═υ（CO）消耗，反應到達平衡狀態，故c正確；

d．混合氣體總質量不變，容器容積始終不變，容器內的密度始終保持不變，故d錯誤，

故選：d；（2）1mol甲醇燃燒放出的熱量為363.26kJ× =726.52 kJ，熱化學方程式為：CH3OH（l）+ O2（g ）═CO2（g ）+2H2O（l）△H1=﹣726.52 kJ/mol，

故答案為：CH3OH（l）+ O2（g ）═CO2（g ）+2H2O（l）△H1=﹣726.52 kJ/mol；（3）①原電池負極發生氧化反應，反應中甲醇發生氧化反應，甲醇蒸氣的電極應為負極，甲醇失去電子，堿性條件下生成碳酸根離子與水，負極電極反應式為：CH3 OH﹣6e﹣+8OH﹣═CO32﹣+6H2O，

故答案為：負；b；

②電解池中A連接電源負極，則A為陰極，B連接電源正極，B為陽極，陽極上發生氧化反應，氫氧根離子放電生成氧氣與水，陽極電極反應式為：；4 OH﹣﹣4 e﹣═O2↑+2H2O，

故答案為：陰極；4 OH﹣﹣4 e﹣═O2↑+2H2O；

③標況下，3.36L 氧氣物質的量為 =0.15mol，電解池總反應為2H2O 2H2↑+O2↑，根據電子轉移守恒，生成氫氣、氧氣物質的量為3×0.15mol=0.45mol，

故答案為：0.45mol．

（1）①“原子經濟”是指在化學品合成過程中，所用的所有原材料盡可能多的轉化到最終產物中；

②由表數據可知，溫度升高，平衡常數減小，說明平衡逆向進行；

③按反應Ⅰ充分反應達到平衡后，測得c（CH3OH）=0.8mol/L，其物質的量為1.6mol，則：

	CO （g）+	2H2 （g）	CH3OH （g）
起始（mol）	2	6	0
轉化（mol）	1.6	3.2	1.6
平衡（mol）	0.4	2.8	1.6

CO轉化率= ×100%；根據K= 計算平衡常數，進而判斷溫度；

④可逆反應到達平衡時，同種物質的正逆速率相等，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應隨反應進行發生變化，該物理量由變化到不變化說明到達平衡；（2）1mol甲醇燃燒放出的熱量為363.26kJ× =726.52 kJ，注明物質的聚集狀態與反應熱書寫熱化學方程式；（3）①原電池負極發生氧化反應，反應中甲醇發生氧化反應，失去電子，堿性條件下生成碳酸根離子與水；

②電解池中A連接電源負極，則A為陰極，B連接電源正極，B為陽極，陽極上發生氧化反應，氫氧根離子放電生成氧氣與水；

③電解池總反應為2H2O 2H2↑+O2↑，根據電子轉移守恒計算氫氣、氧氣物質的量．