Question

目前工業(yè)上有一種用CO₂來(lái)生產(chǎn)燃料甲醇的方法，可以將CO₂變廢為寶。

（1）已知在常溫常壓下：

①2CH₃OH(l)+3O₂(g)= 2CO₂(g)+4H₂O(g)           △H= ^_1275.6 kJ·mol^-1

②2CO(g)+ O₂(g)= 2CO₂(g)                      △H= ^_556.0 kJ·mol^-1

③H₂O(l) = H₂O(g)                             △H=+ 44.0 kJ·mol^-1

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                          。

（2）某同學(xué)利用甲醇燃料電池為電源，設(shè)計(jì)了一種電解法制取Fe(OH)₂的實(shí)驗(yàn)裝置（如圖），通電后，溶液中產(chǎn)生大量的白色沉淀，且較長(zhǎng)時(shí)間不變色。則電源中a極為   極（填“正”或“負(fù)”），其電極反應(yīng)式為                         。裝置上端A極電極材料是     （填化學(xué)式），B電極上的電極反應(yīng)式為                   。

（3）將不同量的CO(g)和H₂O(g)分別通入體積為2L的恒容密閉容器中，進(jìn)行反應(yīng)：CO(g) +H₂O(g) CO₂(g) + H₂(g)，得到如下三組數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)組	溫度/℃	起始量/mol	平衡量/mol	達(dá)到平衡所需時(shí)間/min
H2O	CO	CO2
1	650	2	4	1.6	5
2	900	1	2	0.4	3
3	900	1	2	0.4	1

 

①該反應(yīng)的正反應(yīng)為         （填“吸”或“放”）熱反應(yīng)。

②實(shí)驗(yàn)1中，以v(H₂)表示的平均反應(yīng)速率為               。

③900℃時(shí)，按CO(g)、H₂O(g)、CO₂(g) 和 H₂(g)的物質(zhì)的量分別是0.8mol、1.0mol、0.6 mol和0.8 mol分別加入該容器，則此時(shí)反應(yīng)的v(正)    v(逆)（填“＞”“＜”或“＝”中之一）。

④實(shí)驗(yàn)3跟實(shí)驗(yàn)2相比，改變的條件可能是                  。

 

Answer 1

【答案】

 

（1）CH₃OH(l)+ O₂(g)= CO (g)+2H₂O(l) △H= ^_447.8 kJ·mol^-1(2分)；

（2）正(1分)，O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-(2分)，F(xiàn)e(1分)，2H⁺+2 e^-=H₂（或2H₂O+2e^-=H₂+2OH^-）(2分)；

（3）① 放 (2分) ②0.16mol/(L·min) (2分) ③＜(2分) ④使用了催化劑；加大了壓強(qiáng)  (任答一種，2分)。

【解析】

試題分析：

（1）根據(jù)題給的熱化學(xué)方程式，可將（①-②）/2+③可得出：CH₃OH(l)+ O₂(g)= CO (g)+2H₂O(l) △H= ^_447.8 kJ·mol^-1；

（2）根據(jù)裝置圖和生成的氫氧化亞鐵較長(zhǎng)時(shí)間不變色可知，AB兩端中一端生成的亞鐵離子而不能生成氯氣（氯氣具有強(qiáng)氧化性），另一端生成氫氣，故A端為陽(yáng)極，電極材料為鐵，放電生成亞鐵離子；B端為陰極，電極材料為鐵，電極反應(yīng)式為：2H⁺+2 e^-=H₂（或2H₂O+2e^-=H₂+2OH^-）；甲醇燃料電池中，a端為正極，發(fā)生的電極反應(yīng)為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；

（3）分析1、2兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，1組中k=2.67，2組中k=0.17，故此隨溫度的升高k值減小，說(shuō)明反應(yīng)正向放熱；1組中達(dá)到平衡時(shí)，c（H₂）=0.8mol/L，反應(yīng)時(shí)間為5min，故反應(yīng)速率為：v(H₂)=0.16mol/(L·min)；若在900℃時(shí)，按CO(g)、H₂O(g)、CO₂(g) 和 H₂(g)的物質(zhì)的量分別是0.8mol、1.0mol、0.6 mol和0.8 mol分別加入該容器，則Qc=0.6，大于此溫度下的k值，此時(shí)反應(yīng)向逆向移動(dòng)，故v(正)＜v(逆) ；再對(duì)比2、3組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可知反應(yīng)沒(méi)有發(fā)生移動(dòng)，只是反應(yīng)速率加快，故此可能是使用了催化劑或加大了壓強(qiáng)。

考點(diǎn)：考查了蓋斯定律、電化學(xué)和化學(xué)平衡知識(shí)。