Question

【題目】能源問題是人類社會(huì)面臨的重大課題，甲醇是未來(lái)重要的能源物質(zhì)之一。

（1）合成甲醇的反應(yīng)為：CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）；下圖表示某次合成實(shí)驗(yàn)過程中甲醇的體積分?jǐn)?shù)φ（CH3OH）與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線，則該反應(yīng)的△H__________0。（填“＞、＜或＝”下同）

（2）在某溫度下，向一個(gè)容積不變的密閉容器中通入2.5mol CO和7.5mol H2，達(dá)到平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為90%，此時(shí)容器內(nèi)的壓強(qiáng)為開始時(shí)的__________倍。

（3）利用甲醇燃料電池設(shè)計(jì)如圖所示的裝置：

①則該裝置中b為____________極，寫出裝置中電解池內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式_______________________。

②當(dāng)鋅片的質(zhì)量變化為12．8 g時(shí)，a極上消耗的O2 在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為___________L。

（4）低碳經(jīng)濟(jì)是以低能耗、低污染、低排放為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)模式，其中一種技術(shù)是將CO2轉(zhuǎn)化成有機(jī)物實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)。如：

2CO2（g）＋2H2O（l）= C2H4（g）＋3O2（g） ΔH＝+1411．0 kJ/mol

2CO2（g）＋3H2O（l）= C2H5OH（1）＋3O2（g） ΔH＝+1366．8 kJ/mol

則由乙烯水化制乙醇反應(yīng)的熱化學(xué)方程式____________________________________。

Answer 1

【答案】＜ 0．55 負(fù) 2Cu2+＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H+ 2．24 C2H4（g）＋H2O（l）= C2H5OH △H＝－44．2 kJ/mol

【解析】

（1）合成甲醇的反應(yīng)為：CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）；由圖中某次合成實(shí)驗(yàn)過程中甲醇的體積分?jǐn)?shù)φ（CH3OH）與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線可知，φ（CH3OH）在230℃以后隨溫度升高而減小，說明該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，則該反應(yīng)的△H＜0。

（2）在某溫度下，向一個(gè)容積不變的密閉容器中通入2.5mol CO和7.5mol H2，達(dá)到平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為90%，則CO的變化量為2.25mol，H2的變化量為4.5mol，此時(shí)容器內(nèi)CO（g）、H2（g）、CH3OH的的物質(zhì)的量分別為0.25mol、3mol和2.25mol。在同溫同體積的容器中，氣體的壓強(qiáng)之比等于其物質(zhì)的量之比，故壓強(qiáng)為開始時(shí)的倍。

（3）①燃料電池中，燃料在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)。由圖中信息可知，甲醇從b電極通入，則該裝置中b為負(fù)極，則Zn為陰極、陽(yáng)極是惰性電極，電解硫酸銅溶液，電解池內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Cu2+＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H+。

②當(dāng)鋅片的質(zhì)量變化為12．8 g時(shí)，說明鋅片上析出銅的物質(zhì)的量為0.2mol，則a極上消耗的O2 的物質(zhì)的量為0.1mol，其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.24L。

（4）①2CO2（g）＋2H2O（l）= C2H4（g）＋3O2（g） ΔH＝+1411．0 kJ/mol

②2CO2（g）＋3H2O（l）= C2H5OH（1）＋3O2（g） ΔH＝+1366．8 kJ/mol

根據(jù)蓋斯定律，由②-①可得由乙烯水化制乙醇反應(yīng)的熱化學(xué)方程式C2H4（g）＋H2O（l）= C2H5OH △H＝－44．2 kJ/mol。