Question

6．甲醇（CH₃OH）是一種重要的化工原料，用途非常廣泛．
（1）工業(yè)上可以使用CO和H₂反應(yīng)生成甲醇（液體）．H₂的燃燒熱為-285.8kJ/mol，CO的燃燒熱為-282.8kJ/mol，甲醇的燃燒熱為 726.51kJ/mol，則由CO和H₂生成甲醇的熱化學(xué)方程式為CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（l）△H=-127.89kJ/mol；
（2）一定溫度下，在2L的密閉容器中投入1mol CO 和3mol H₂發(fā)生反應(yīng)生成甲醇（氣體）．2min后達(dá)反應(yīng)限度，測(cè)得壓強(qiáng)是反應(yīng)前的70%，則用甲醇表示的反應(yīng)速率為0.15mol/（L．min）．
下列情況能說明反應(yīng)達(dá)到限度的有CE．
A．混合氣體密度不改變
B．單位時(shí)間生成0.1mol CH₃OH，同時(shí)消耗0.1mol CO
C．混合氣體平均分子量不變
D．氣體總體積不變
E．v_正（CO）：v_逆（H₂）=1：2
改變條件，能否使反應(yīng)達(dá)到限度時(shí)，體系壓強(qiáng)為初始?jí)簭?qiáng)的40%？（填“能”或“不能”，并簡(jiǎn)要說明原因）不能，因?yàn)樵摲磻?yīng)為可逆反應(yīng)，當(dāng)CO完全反應(yīng)時(shí)，壓強(qiáng)為反應(yīng)前的50%，因此不可能達(dá)到40%．
（3）甲醇與鈉反應(yīng)生成甲醇鈉和氫氣，寫出甲醇鈉的電子式：Na⁺[]^-．
（4）科學(xué)家研制了以甲醇為燃料的燃料電池，若電解質(zhì)為KOH，則電池放電時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）CO燃燒的熱化學(xué)方程式為：CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H=-282.8 kJ/mol，
H₂燃燒的熱化學(xué)方程式為：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-285.8kJ/mol
CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.8 kJ•mol^-1，根據(jù)蓋斯定律書寫CO和氫氣生成甲醇的熱化學(xué)方程式；
（2）2min后達(dá)反應(yīng)限度，測(cè)得壓強(qiáng)是反應(yīng)前的70%，說明反應(yīng)后氣體物質(zhì)的量是反應(yīng)前的70%，則反應(yīng)后氣體物質(zhì)的量=（1+3）mol×70%=2.8mol，根據(jù)CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）知，生成甲醇的物質(zhì)的量=$\frac{4mol-2.8mol}{2}×1$=0.6mol，根據(jù)v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$計(jì)算甲醇的反應(yīng)速率；
可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度及百分含量不變；
如果CO完全反應(yīng)，反應(yīng)后氣體混合物的物質(zhì)的量為2mol，為反應(yīng)前的50%；
（3）甲醇中羥基上氫原子被鈉離子取代生成甲醇鈉，為離子化合物；
（4）負(fù)極上甲醇失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水．

解答 解：（1）CO燃燒的熱化學(xué)方程式為：CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H=-282.8 kJ/mol①，
H₂燃燒的熱化學(xué)方程式為：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-285.8kJ/mol②
CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.8 kJ•mol^-1_③
將方程式①+2②-③得CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（l）△H=-127.89 kJ/mol，故答案為：CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（l）△H=-127.89 kJ/mol；
（2）2min后達(dá)反應(yīng)限度，測(cè)得壓強(qiáng)是反應(yīng)前的70%，說明反應(yīng)后氣體物質(zhì)的量是反應(yīng)前的70%，則反應(yīng)后氣體物質(zhì)的量=（1+3）mol×70%=2.8mol，根據(jù)CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）知，生成甲醇的物質(zhì)的量=$\frac{4mol-2.8mol}{2}×1$=0.6mol，甲醇反應(yīng)速率v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{0.6mol}{2L}}{2min}$=0.15 mol/（L．min）；
可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度及百分含量不變；
A．混合氣體質(zhì)量始終不變、容器體積不變，所以混合氣體密度始終不改變，不能據(jù)此判斷平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
B．無論是否達(dá)到平衡狀態(tài)，單位時(shí)間生成0.1mol CH₃OH，同時(shí)消耗0.1mol CO，不能據(jù)此判斷平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
C．混合氣體平均分子量不變，說明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
D．容器體積不變，所以氣體總體積不變，不能據(jù)此判斷平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
E．v_正（CO）：v_逆（H₂）=1：2，正逆反應(yīng)速率相等，說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
故選CE；
如果CO完全反應(yīng)，反應(yīng)后氣體混合物的物質(zhì)的量為2mol，為反應(yīng)前的50%，所以不可能達(dá)到40%；
故答案為：0.15 mol/（L．min）；CE；不能，因?yàn)樵摲磻?yīng)為可逆反應(yīng)，當(dāng)CO完全反應(yīng)時(shí)，壓強(qiáng)為反應(yīng)前的50%，因此不可能達(dá)到40%；
（3）甲醇中羥基上氫原子被鈉離子取代生成甲醇鈉，為離子化合物，電子式為Na⁺[]^-，故答案為：Na⁺[]^-；
（4）負(fù)極上甲醇失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，電極反應(yīng)式為CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O，故答案為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較綜合，涉及電極反應(yīng)式的書寫、化學(xué)平衡狀態(tài)判斷、電子式的書寫等知識(shí)點(diǎn)，難點(diǎn)是化學(xué)平衡狀態(tài)判斷、電極反應(yīng)式的書寫，要結(jié)合電解質(zhì)溶液酸堿性書寫電極反應(yīng)式，易錯(cuò)選項(xiàng)是（2）中的D．