(13分)能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。

(13分)能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。
(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应I: CO(g) + 2H 2 (g) CH 3 OH(g) Δ H 1
反应II: CO 2 (g) + 3H 2 (g) CH 3 OH(g) + H 2 O(g) Δ H 2
①上述反应符合“原子经济”原则的是 (填“I”或“Ⅱ”)。
②下表所列数据是反应I在不同温度下的化学平衡常数( K )。
温度
250℃
300℃
350℃
K
2.041
0.270
0.012

由表中数据判断Δ H 1 0 (填“>”、“=”或“<”)。
③某温度下,将2 mol CO和6 mol H 2 充入2L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得 c (CH 3 OH)= 0.8 mol/L,则CO的转化率为 ,此时的温度为 (从上表中选择)。
④恒温、恒容时,下列情况不能说明反应I已经达到化学平衡状态的是________________。
a、容器各物质的浓度保持不变; b、容器内压强保持不变;
c、υ(CO)消耗==1/2υ(H 2 )生成  d 、容器内的密度保持不变
(2)25℃、101kPa时,燃烧16g液体甲醇生成CO 2 和H 2 O(l),放出的热量为363.26kJ,写出甲醇燃烧的热化学方程式:
(3)某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理,设计一个燃料电池电解Na 2 SO 4 溶液(图如下)。请根据图示回答下列问题:

①通入甲醇蒸气的电极应为 极(填写“正”或“负”),该电极上发生的电极反应是 (填字母代号)。
a.2CH 3 OH —12 e - +3O 2 === 2CO 2 + 4 H 2 O
b.CH 3 OH—6 e - + 8 OH - ="==" CO 3 2- + 6H 2 O
c.O 2 + 2H 2 O + 4 e - ="==" 4OH -      
d.O 2 — 4 e - + 4H + ="==" 2H 2 O
②写出电极A的名称 。写出B电极的电极反应式
③当酸性甲醇燃料电池消耗3.36 L 氧气时(折合为标准状况),理论上电解Na 2 SO 4 溶液生成气体的总物质的量是
tommysung 1年前 已收到1个回答 举报

糖糖教光明右使 幼苗

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(1)①Ⅰ②<③80%;250℃④d
(2)CH 3 OH(l)+3/2O 2 (g)=CO 2 (g)+2H 2 O(l)△H=-726.52kJ/mol
(3)①负 b②阴极;4OH - +4e=O 2 ↑+2H 2 O③0.45mol

(1)①根据方程式可知,反应Ⅰ中反应物全部进入甲醇中,反应符合“原子经济”原则。
②由表中数据,随着温度的升高,平衡常数逐渐减小,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,所以正反应是放热反应。
③达到平衡后,测得 c (CH 3 OH)= 0.8 mol/L,则消耗CO是0.8mol/L,所以其转化率是0.80mol/L×2L÷2mol×100%=80%。平衡时CO和氢气的浓度分别是0.2mol/L和1.4mol/L,所以平衡常数K= ,所以温度是250℃。
④在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态,所以a能说明。反应前后体积减小,所以压强也是减小的,因此b也能说明。C中反应速率的方向相反,且满足速率之比是相应的化学计量数之比,能说明。密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中质量和容积始终是不变的,d不能说明答案选d。
(2)16g液体甲醇是16g÷32g/mol=0.5mol,所以热化学方程式为
CH 3 OH(l)+3/2O 2 (g)=CO 2 (g)+2H 2 O(l)△H=-726.52kJ/mol。
(3)①原电池中负极失去电子,所以甲醇在负极通入,由于电解质是氢氧化钾,所以电极反应式为CH 3 OH—6 e - + 8 OH - = CO 3 2- + 6H 2 O,答案选b。
②A与电源的负极相连,是阴极。B是阳极,溶液中的OH 失去电子,方程式为
4OH - +4e=O 2 ↑+2H 2 O。
③3.36L氧气是3.36L÷22.4L/mol=0.15mol,转移电子是0.15mol×4=0.6mol,所以可以生成氢气0.3mol,氧气0.15m

1年前

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