Question

甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用前景．
（l）已知在常溫常壓下反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：
①CO （ g ）+2H₂（g）?CH₃OH （ g ）△H₁=-90kJ?mol^-1
②CO （ g ）+H₂O （ g ）=CO₂ （ g ）+H₂ （ g ）△H₂=-41kJ?mol^-1寫(xiě)出由二氧化碳、氫氣制備甲醇的熱化學(xué)方程式：

 

（2）在壓強(qiáng)為0.1MPa 條件下．容積為VL 的容器中充入a mol CO 與2a mo1H₂ 在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇，平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示；
①P₁

 

P₂ （填大于、小于或等于）；
②在其它條件不變的情況下，再增加a mol CO 與2a mo1H₂，達(dá)到新平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率

 

（填“增大”、“減小”或“不變”，下同），平衡常數(shù)

 

．
（3）以甲醇為燃料的新型燃料電池，正極通入O₂，負(fù)極通入甲醇，在酸性溶液中甲醇與氧作用生成水和二氧化碳．該電池負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺
①正極的電極反應(yīng)式是

 

；放電時(shí)，H⁺移向電池的

 

（填“正”或“負(fù)”）極；
②若以該燃料電池作為電源，用石墨作電極電解500mL 飽和食鹽水，當(dāng)兩極共收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體1.12L（以不考慮氣體的溶解）時(shí)，所得溶液的pH=

 

（假設(shè)反應(yīng)前后溶液體積不變）．

Answer 1

考點(diǎn)：用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,化學(xué)電源新型電池,化學(xué)平衡的計(jì)算

專(zhuān)題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專(zhuān)題,電化學(xué)專(zhuān)題

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律和已知熱化學(xué)方程式，可知二氧化碳、氫氣制備甲醇的熱化學(xué)方程式可由①-②得出；
（2）相同溫度下，同一容器中，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則CO的轉(zhuǎn)化率增大；溫度不變，則平衡常數(shù)不變；
（3）①氧氣在正極上被還原，在酸性條件下生成水，由此寫(xiě)出電池正極電極反應(yīng)式；電池的正極上有聚集的電子，放電時(shí)，電解質(zhì)溶液的陽(yáng)離子向電池的正極移動(dòng)；
②根據(jù)電解池的工作原理和電極方程式來(lái)計(jì)算．

解答： 解：（1）已知：①CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H₁=-90kJ?mol^-1；
②CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H₂=-41kJ?mol^-1，
根據(jù)蓋斯定律將①-②得：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂=-49kJ?mol^-1；
故答案為：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂=-49kJ?mol^-1；
（2）①相同溫度下，同一容器中，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大，根據(jù)圖象知，p₁小于p₂，故答案為：小于；
②在其它條件不變的情況下，再增加a mol CO和2a mol H₂，相當(dāng)于將2amolCO、4amolH₂充入2VL密閉容器中，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)再縮小體積至VL，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以CO的轉(zhuǎn)化率增大，
由于反應(yīng)的溫度不變，則平衡常數(shù)不變，
故答案為：增大；不變；
（3）①氧氣在正極上被還原，在酸性條件下生成水，電池正極電極反應(yīng)式為O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，電池的正極上有聚集的電子，放電時(shí)，電解質(zhì)溶液的陽(yáng)離子向電池的正極移動(dòng)，即H⁺移向電池的正極，故答案為：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；正；
②用石墨做電極電解飽和食鹽水的電極反應(yīng)為：2Cl^-+2H₂O

通電  .

H₂↑+Cl₂↑+2OH^-，當(dāng)兩極共收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體1.12L（0.05mol）時(shí)，則生成氫氧化鈉的物質(zhì)的量是0.05mol，所以C_OH-=

0.05mol

0.5L

=0.1mol/L，所以PH=13，故答案為：13．

點(diǎn)評(píng)：本題考查轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)關(guān)系，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力的考查，明確溫度、壓強(qiáng)對(duì)該反應(yīng)平衡影響是解本題關(guān)鍵，題目難度中等．