Question

（12分）2009年10月1日，我國成功舉辦國慶六十年閱兵活動。其中閱兵儀式上9輛電動車與混合動力車等新能源車輛的亮相，展示了綜合國力、國防科技發(fā)展水平。同時也說明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(fā)和應(yīng)用前景。
（1）工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇：
反應(yīng)Ⅰ： CO(g) ＋ 2H₂(g)   CH₃OH(g)             ΔH₁
反應(yīng)Ⅱ： CO₂(g) ＋ 3H₂(g)   CH₃OH(g)  +  H₂O(g)   ΔH₂
① 上述反應(yīng)符合“原子經(jīng)濟”原則的是   _____（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）。
② 下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)Ⅰ在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)（K）。

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

 
由表中數(shù)據(jù)判斷ΔH₁      0 （填“＞”、“＝”或“＜”）。     
③ 某溫度下，將2 mol CO和6 mol H₂充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)，達到平衡后，測得c(CO)＝ 0.2 mol／L，則CO的轉(zhuǎn)化率為       ，此時的溫度為       （從上表中選擇）。
（2）已知在常溫常壓下：
① 2CH₃OH(l) ＋ 3O₂(g) ＝ 2CO₂(g) ＋ 4H₂O(g) ΔH₁＝ －1275.6 kJ／mol
② 2CO (g)+ O₂(g) ＝ 2CO₂(g) ΔH₂＝ －566.0 kJ／mol
③ H₂O(g) ＝ H₂O(l)  ΔH₃＝ －44.0 kJ／mol
寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式：                                 
（3）某實驗小組依據(jù)甲醇燃燒的反應(yīng)原理，
①設(shè)計如右圖所示的電池裝置。該電池正極的電極反應(yīng)為
                          。
② 工作一段時間后，測得溶液的pH減小，
該電池總反應(yīng)的化學(xué)方程式為
                                                     。

Answer 1

（1）① I   ② ＜  ③ 80%    250℃  
（2） CH₃OH(l)+ O₂(g) ＝ CO(g) + 2H₂O(l)   ΔH＝﹣442.8 kJ∕mol
（3）① O₂ + 2H₂O + 4e^- =" " 4OH^-        
② 2CH₃OH + 3O₂ + 4OH^- = 2CO₃^2- + 6H₂O       

（1）①反應(yīng)Ⅰ的產(chǎn)物只有甲醇，而反應(yīng)Ⅱ的產(chǎn)物有兩種，故反應(yīng)Ⅰ符合“原子經(jīng)濟”原則；②觀察圖表數(shù)據(jù)可得，升溫時，K值變小，說明該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即ΔH₁＜0；③CO的轉(zhuǎn)化率="[2" mol- 0.2 mol／L×2L]/2mol×100%= 80%；此時的化學(xué)平衡常數(shù)為K= c(CH₃OH)/ c(CO)× c²(H₂)="0.8" mol.L^-1/0.2 mol.L^-1×(1.4 mol.L^-1)²=2.041，故此時的溫度為250℃。
（2）將三個熱化學(xué)方程式進行變形：①+[-②]+4×③，可得甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式，即CH₃OH(l)+ O₂(g) ＝ CO(g) + 2H₂O(l)，ΔH=ΔH₁+[-ΔH₂]+4ΔH₃=﹣442.8 kJ∕mol
（3）②先寫出甲醇燃燒的反應(yīng)式為2CH₃OH + 3O₂ = 2CO₂ + 4H₂O 、2CO₂ + 4KOH=2K₂CO₃ + 2H₂O，將以上兩式進行合并，可得該電池的總反應(yīng)式為 2CH₃OH + 3O₂ + 4OH^- = 2CO₃^2- + 6H₂O 。