Question

能源短缺是人類面臨的重大問題．甲醇是一種可再生能源．具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景．因此甲醇被稱為21世紀(jì)的新型燃料．
（1）已知在常溫常壓下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=^_1275.6kJ?mol^-1
②H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44.0kJ．mol^-1
寫出表示甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式：______．
（2）工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇：
反應(yīng)A：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁
反應(yīng)B：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₂
取五份等體積CO₂和H₂的混合氣體（物質(zhì)的量之比均為1：3），分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中，發(fā)生上述反應(yīng)，反應(yīng)相同時間后，測得甲醇的體積分?jǐn)?shù)φ（CH₃OH） 與反應(yīng)溫度T的關(guān)系曲線如圖所示，則上述CO₂轉(zhuǎn)化為甲醇的反應(yīng)的△H₁______0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②對于反應(yīng)A，若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是______．
A．升高溫度                              B．增加CO₂的量
C．充入He，使體系總壓強增大             D．按原比例再充入CO₂和H₂
③某溫度下，將4mol CO和12mol H₂，充人2L的密閉容器中，充分反應(yīng)，達到平衡后，測得c（CO）=0.5mol?L^-1，則該溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)為______．
④．某種甲醇-空氣燃料電池是采用鉑作為電極，稀硫酸作電解質(zhì)溶液．其工作時負極的電極反應(yīng)式可表示為______
（3）對燃煤煙氣中的SO₂、NO₂設(shè)物質(zhì)的量之比為1：1，與一定量的氨氣、空氣反應(yīng)，生成硫酸銨和硝酸銨的混合物作為副產(chǎn)品化肥，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______．
（4）在一定物質(zhì)的量濃度的硝酸銨溶液中滴加適量的NaOH溶液，使溶液的pH=7，則溶液中c（Na⁺）+c（H⁺）______ c（NO₃^-）+c（OH^-）（填寫“＞”“=”或“＜”）

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)蓋斯定律以及燃燒熱的定義來解答；
（2）①據(jù)圖象可知隨著溫度的升高，甲醇的含量逐漸增大，但當(dāng)達到一定溫度時反而降低，說明溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動；
②增加甲醇產(chǎn)率，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動，根據(jù)外界條件對化學(xué)平衡的影響；
③利用平衡三部曲求出平衡時各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度以及利用平衡常數(shù)的表達式來解答；
④根據(jù)總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式即為負極反應(yīng)式，負極失去電子來解答；
（3）根據(jù)所給反應(yīng)物和生成物以及氧化還原反應(yīng)配平書寫化學(xué)反應(yīng)方程式．
（4）根據(jù)溶液中的電荷守恒來解答；
解答：解：（1）2CH₃OH（I）十3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=^_1275.6kJ?mol^-1 ①
                H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol                   ②
①-②×4得：2CH₃OH（I）十3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=^_1451.6kJ?mol^-1
在25攝氏度，101 kPa時，1 mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的化合物時所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱．
所以表示甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式：CH₃OH（g）+O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.8kJ/mol，
故答案為：CH₃OH（g）+O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.8kJ/mol；
（2）①由圖可知最高點反應(yīng)到達平衡，達平衡后，溫度越高，φ（CH₃OH）越小，平衡向逆反應(yīng)進行，升高溫度平衡吸熱方向進行，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H₁＜0，故答案為：＜；
②A．由①可知，該反應(yīng)放熱，升溫，平衡向逆反應(yīng)方向移動，甲醇產(chǎn)率減小，故A錯誤；
B．增加CO₂的量，平衡向正反應(yīng)方向移動，甲醇產(chǎn)率增大，故B正確；
C．充入He，使體系總壓強增大，各物質(zhì)的濃度不變，平衡不移動，故C錯誤
D．按原比例再充入CO₂和H₂，由等效平衡可知平衡正向移動，甲醇產(chǎn)率增大，故D正確；
故選：BD．
③CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始（mol?L^-1）     2              6               0          
反應(yīng)（mol?L^-1）    1.5             3              1.5 
平衡（mol?L^-1）    0.5             3              1.5 
平衡常數(shù)K===0.33，故答案為：0.33；
④總反應(yīng)式為2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O，正極反應(yīng)式：3O₂+12H⁺+12e^-═6H₂O；總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式即為負極反應(yīng)式，
所以負極反應(yīng)式為：2CH₃OH+2H₂O-12e^-═12H⁺+2CO₂；故答案為：2CH₃OH+2H₂O-12e^-═12H⁺+2CO₂
（3）反應(yīng)方程式為12NH₃+3O₂+4SO₂+4NO₂+6H₂O=4（NH₄）₂SO₄+4NH₄NO₃，
故答案為：12NH₃+3O₂+4SO₂+4NO₂+6H₂O=4（NH₄）₂SO₄+4NH₄NO₃；
（4）在一定物質(zhì)的量濃度的硝酸銨溶液中滴加適量的NaOH溶液，使溶液的pH=7，溶液中含有的離子為：Na⁺、H⁺、NH₄⁺、NO₃^-、OH^-，電荷守恒為：c（Na⁺）+c（H⁺）+C（NH₄⁺）=c（NO₃^-）+c（OH^-），
所以：c（Na⁺）+c（H⁺）＜c（NO₃^-）+c（OH^-），故答案為：＜．
點評：本題是一道綜合題，考查的知識點較多，難度中等，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題解決問題的能力．