Question

甲醇來源豐富、價格低廉、運輸貯存方便，是一種重要的化工原料，有著重要的用途和應用前景．
（1）工業(yè)生產甲醇的方法是：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=-90.8kJ/mol．
已知：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-571.6kJ/mol；
2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566.0kJ/mol
①計算2CH₃OH（g）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=

 

．
②若在恒溫恒容的容器內進行反應CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），下列表示該反應達到平衡狀態(tài)的標志有

 

（填字母序號）．
A．容器中混合氣體的密度不變化    B．CO百分含量保持不變
C．容器中混合氣體的壓強不變化    D．有1個H-H鍵生成的同時有 3個C-H鍵生成
（2）制甲醇所需要的H₂，可用下列反應制取：H₂O（g）+CO（g）?H₂（g）+CO₂（g）△H＜0，某溫度下該反應的平衡常數K=1．若起始時c（CO）=1mol?L^-1，c（H₂O）=2mol?L^-1，試回答下列問題：
①該溫度下，反應進行一階段時間后，測得H₂的濃度為0.5mol?L^-1，則此時該反應v（正）

 

v（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）；
②若反應溫度不變，達到平衡后，H₂O的轉化率為

 

．
（3）某實驗小組設計了如圖所示的甲醇燃料電池裝置．
①該電池工作時，OH^-向

 

極移動（填“a”或“b”）；
②工作一段時間后，測得溶液的pH減小，該電池負極反應的離子方程式為

 

．

Answer 1

考點：熱化學方程式,化學電源新型電池,化學平衡的影響因素,化學平衡狀態(tài)的判斷,化學平衡的計算

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）①依據熱化學方程式和 蓋斯定律計算書寫熱化學方程式；
②根據化學處于平衡時正逆反應速率相等，各組成成分不變，以及有關物理量與平衡移動的關系作判斷；
（2）①根據濃度熵和平衡常數K的關系來確定反應的方向，進而確定化學反應速率大小；
②根據三段式計算物質的轉化率；
（3）燃料電池的工作原理：電池的負極一定是燃料失電子，發(fā)生氧化反應，在正極上一定氧氣得電子，發(fā)生還原反應，陰離子流向負極．

解答： 解：（1）①a、CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=-90.8kJ/mol．
b、2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-571.6kJ/mol；
c、2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566.0kJ/mol
依據蓋斯定律計算c+b×2-a×2得到熱化學方程式為：2CH₃OH（g）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1527.6KJ/mol；
故答案為：-1527.6KJ/mol；
②A．由于該反應在恒容條件下進行，氣體質量守恒，所以密度也不變，故容器中氣體的密度不再改變，不能說明反應處于平衡狀態(tài)，故A錯誤；
B．CO百分含量保持不變，反應處于平衡狀態(tài)，說明反應處于平衡狀態(tài)，故B正確；
C．由于該反應是體積減小的反應，在反應到達平衡的過程中，壓強是不斷減小，當容器中氣體的壓強不再改變時，說明反應處于平衡狀態(tài)，故C正確；
D．有4個H-H鍵生成的同時有3個C-H鍵生成，才說明反應處于平衡狀態(tài)，故D錯誤；
故選BC；
（2）①H₂O（g）+CO（g）?H₂（g）+CO₂（g）
初始濃度（mol?L^-1）：2     1       0      0
變化濃度（mol?L^-1）：0.5   0.5    0.5    0.5
末態(tài)濃度（mol?L^-1）：1.5   0.5    0.5    0.5
此時濃度熵Qc=

0.5×0.5

1.5×0.5

=

1

3

＜1，即反應會正向進行，正反應速率大于逆反應速率，
故答案為：＞；
②若反應溫度不變，達到平衡后，設H₂O的變化濃度為x，
                    H₂O（g）+CO（g）?H₂（g）+CO₂（g）
初始濃度（mol?L^-1）：2        1        0     0
變化濃度（mol?L^-1）：x        x        x     x
末態(tài)濃度（mol?L^-1）：2-x      1-x       x      x
則

x2

(2-x)(1-x)

=1，解得x=

2

3

，所以水的轉化率=

2 3

2

×100%≈33.3%；
故答案為：33.3%；
（3）①燃料電池的工作原理：電池的負極一定是燃料失電子，發(fā)生氧化反應，在正極上一定氧氣得電子，發(fā)生還原反應，所以a為正極，b是負極，電解質里的陰離子移向電池的負極，所以該電池工作時，OH^-向b極移動；
故答案為：b；
②電池負極是燃料甲醇發(fā)生失電子的氧化反應，在堿性環(huán)境下，反應的電極反應式為：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O；
故答案為：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O．

點評：本題是一道關于化學反應速率、化學平衡以及計算、電化學等知識的綜合考查題，考查學生分析和解決問題的能力，難度大．