【題目】甲醇(沸點(diǎn)65℃是一種可再生能源,具有廣泛的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用前景。

1常溫下,1g甲醇完全燃燒生成液態(tài)水時(shí)放出22.7kJ的熱量,寫出表示甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式 ________________________________________________。

2現(xiàn)有反應(yīng)CO(g)2H2(g) =CH3OH(g)過(guò)程中能量變化如圖所示,寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式_______________________________;

該反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù) K250℃____K350℃)(填大于小于,

若恒溫恒容下,將3molCO6molH2充入密閉容器中進(jìn)行該反應(yīng),反應(yīng)達(dá)到平衡,測(cè)得容器內(nèi)壓強(qiáng)為開(kāi)始時(shí)的0.6倍,CO的轉(zhuǎn)化率為_______。

3以甲醇、氧氣為原料,KOH溶液作為電解質(zhì)構(gòu)成燃料電池總反應(yīng)為:2CH3OH+3O2+4OH- =2CO32-+6H2O,則負(fù)極的電極反應(yīng)式為:________________________。

4如果以該燃料電池為電源,石墨作兩極電解飽和食鹽水,則該電解過(guò)程中陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為:_____________;如果電解一段時(shí)間后NaC1溶液的體積為1L溶液中的OH-物質(zhì)的量濃度為0.01 molL-125℃下測(cè)定,則理論上消耗氧氣的體積為_________mL(標(biāo)況下)。

【答案】 CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=726.4kJ/mol CO(g)2H2(g)===CH3OH(g) ΔH=-91 kJ·mol1 大于 60% CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O 2Cl--2e-=Cl2 56

【解析】(1). 甲醇的沸點(diǎn)是65℃,則常溫下甲醇為液體,1g甲醇完全燃燒生成液態(tài)水時(shí)放出22.7kJ的熱量,1mol甲醇完全燃燒生成液態(tài)水時(shí)放出的熱量為:22.7kJ×32=726.4kJ,所以表示甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式為CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=726.4kJ/mol,故答案為:CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=726.4kJ/mol;

(2). 據(jù)圖可知,反應(yīng)CO(g)2H2(g) =CH3OH(g)△H=(510419)kJ/mol=91kJ·mol1,則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:CO(g)2H2(g)===CH3OH(g) ΔH=-91kJ·mol1;因CO(g)2H2(g) =CH3OH(g)為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動(dòng),化學(xué)平衡常數(shù)減小,則K250℃大于K350℃;若恒溫恒容下,將3molCO6molH2充入密閉容器中進(jìn)行該反應(yīng),反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),測(cè)得容器內(nèi)壓強(qiáng)為開(kāi)始時(shí)的0.6倍,在恒溫恒容的條件下,容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)比等于氣體物質(zhì)的量之比,根據(jù)平衡三段式法有:

CO(g)2H2(g) =CH3OH(g)

起始量(mol) 3 6 0

轉(zhuǎn)化量(mol) x 2x x

平衡量(mol) 3x 62x x

=0.6解得x=1.8mol,所以CO的轉(zhuǎn)化率為×100%=60%,故答案為:CO(g)2H2(g)===CH3OH(g) ΔH=-91kJ·mol1;大于60%;

(3). 以甲醇、氧氣為原料,KOH溶液作為電解質(zhì)構(gòu)成燃料電池,總反應(yīng)為:2CH3OH+3O2+4OH- =2CO32-+6H2O,在堿性條件下,燃料電池的正極反應(yīng)式為3O212e6H2O=12OH,利用總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式得負(fù)極反應(yīng)式為:CH3OH+8OH―6e=CO32+6H2O,故答案為:CH3OH+8OH―6e=CO32+6H2O;

(4). 以該燃料電池為電源,石墨作兩極電解飽和食鹽水,氯離子在陽(yáng)極上失電子生成氯氣,陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為:2Cl-2e=Cl2;該電解池的陰極反應(yīng)式為:2H2O2e=H22OH,電解一段時(shí)間后NaC1溶液的體積為1L,溶液中的OH物質(zhì)的量濃度為0.01 molL-125℃下測(cè)定),則溶液中OH物質(zhì)的量為1L×0.01 molL-1=0.01mol,由陰極反應(yīng)式2H2O2e=H22OH可知,電路中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.01mol根據(jù)電池的正極反應(yīng)式3O212e6H2O=12OH得理論上消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣的體積為0.01mol÷4×22.4mol/L=0.056L=56mL,故答案為:2Cl-2e=Cl256。

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