（2013•防城港二模）甲醇又称“木精”，是重要的溶剂和基本有机原料．工业上常以CO和H2为原料合成甲醇．
（2013•防城港二模）甲醇又称“木精”，是重要的溶剂和基本有机原料．工业上常以CO和H2为原料合成甲醇．
（1）已知每1g液态甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水时放出13.8kJ热量，写出甲醇不完全燃烧的热化学方程式：______．
（2）工业上常利用反应：CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）△H＜0合成甲醇，其在230～270℃下反应最为有利．为研究合成气最合适的起始组成比，在230℃、250℃和270℃进行实验，结果如图所示，则230℃时的实验结果所对应的曲线是______（填字母，下同）；该温度下工业生产适宜采用的合成气组成n（H2）：n（CO）的比值范围是______．
A.1～1.5B.2.5～3C.3.5～4.5
（3）制甲醇所需要的氢气，可用下列反应制取：HO2（g）+CO（g）⇌H2（g）+CO2（g）△H＜0
150℃时，在容积为2L的恒温恒容密闭容器中充入1mol CO和2molH2O（g），反应达到平衡后测得H2的体积分数为25%．
①平衡时CO的转化率为______．
②150℃下，若起始时充入2molCO和4molH2O（g），反应达到平衡时CO2的体积分数为______．
（4）某研究小组设计了如图所示的原电池装置，向导管中通入物质的量之比为1：1的CO和H2混合气体（CO和H2同时放电）．
①电池工作一段时间后，电解质溶液的pH______（填“增大”、“减小”或“不变”）．
②电池工作一段时间后，测得电解质溶液增重6.2g（不考虑未反应气体的溶解），则负极参加反应的气体质量为______．
（1）已知每1g液态甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水时放出13.8kJ热量，写出甲醇不完全燃烧的热化学方程式：______．
（2）工业上常利用反应：CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）△H＜0合成甲醇，其在230～270℃下反应最为有利．为研究合成气最合适的起始组成比，在230℃、250℃和270℃进行实验，结果如图所示，则230℃时的实验结果所对应的曲线是______（填字母，下同）；该温度下工业生产适宜采用的合成气组成n（H2）：n（CO）的比值范围是______．
A.1～1.5B.2.5～3C.3.5～4.5
（3）制甲醇所需要的氢气，可用下列反应制取：HO2（g）+CO（g）⇌H2（g）+CO2（g）△H＜0
150℃时，在容积为2L的恒温恒容密闭容器中充入1mol CO和2molH2O（g），反应达到平衡后测得H2的体积分数为25%．
①平衡时CO的转化率为______．
②150℃下，若起始时充入2molCO和4molH2O（g），反应达到平衡时CO2的体积分数为______．
（4）某研究小组设计了如图所示的原电池装置，向导管中通入物质的量之比为1：1的CO和H2混合气体（CO和H2同时放电）．
①电池工作一段时间后，电解质溶液的pH______（填“增大”、“减小”或“不变”）．
②电池工作一段时间后，测得电解质溶液增重6.2g（不考虑未反应气体的溶解），则负极参加反应的气体质量为______．
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解题思路：（1）根据热化学方程式的含义和书写方法来回答；
（2）依据反应是放热反应，温度越高，反应物转化率越小来回答，反应的配比依据合成氨的工业制备原理类推；
（3）根据三行式计算化学反应中物质的转化率，根据等效平衡判断物质的体积百分含量；
（4）①根据燃料电池的工作原理：总反应是燃料燃烧的化学反应，根据产物判断电解质的pH变化；
②根据电极反应产物以及电解质溶液增加的是水和二氧化碳来计算负极参加反应的气体质量．
（2）依据反应是放热反应，温度越高，反应物转化率越小来回答，反应的配比依据合成氨的工业制备原理类推；
（3）根据三行式计算化学反应中物质的转化率，根据等效平衡判断物质的体积百分含量；
（4）①根据燃料电池的工作原理：总反应是燃料燃烧的化学反应，根据产物判断电解质的pH变化；
②根据电极反应产物以及电解质溶液增加的是水和二氧化碳来计算负极参加反应的气体质量．
（1）每1g液态甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水时放出13.8kJ热量，所以1mol即32g甲醇燃烧放出的热量是441.6kJ，即CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l），△H=-441.6kJ/mol，故答案为：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l），△H=-441.6kJ/mol；
（2）工业上用反应④低压合成甲醇，在230℃～270℃最为有利．为研究合成气最合适的起始组成比，分别在230℃、250℃和270℃进行实验，结果如图．合成甲醇是放热反应，温度越低转化率越大，结合图象可知，230℃的实验结果所对应的曲线是 X，；工业生产适宜采用的合成气组成比n（H2）：n（CO）的范围应反应中 一氧化碳的转化率大，提高氢气的量会提高一氧化碳的转化率，所以n（H2）：n（CO）＞2：1，选项中氢气量过量多消耗原料，故选B．
故答案为：X，B；
（3）①设一氧化碳的变化量是x
H2O（g）+CO（g）⇌H2（g）+CO2（g）
初始物质的量：2 10 0
变化物质的量：xx x x
平衡物质的量：2-x 1-x x x
即
x
(2−x)+(1−x)+2x＝25%，解得x=0.75mol，所以一氧化碳的转化率为：
0.75mol
1mol×100%=75%，故答案为：75%；
②根据①计算平衡时二氧化碳的体积分数是25%，若起始时充入2molCO和4molH2O（g），反应达到平衡和①是等效的，所以二氧化碳的体积分数是相等的，故答案为：25%；
（4）①据燃料电池的工作原理，该原电池的总反应是燃料一氧化碳和氢气燃烧的化学反应，产物二氧化碳会和氢氧化钾反应，消耗氢氧根，所以pH减小，故答案为：减小；
②电解质溶液增重6.2g是增加的水和二氧化碳的质量，即二氧化碳和水的总物质的量是0.1mol，根据碳元素和氢元素守恒，所以参加反应的一氧化碳和氢气总共是0.1mol，质量是3.0g，故答案为：3.0g．
点评：
本题考点： 热化学方程式；化学电源新型电池；转化率随温度、压强的变化曲线；化学平衡的计算．
考点点评： 本题涉及热化学、电化学、化学反应速率和平衡的有关知识，属于综合知识的考查题，综合性强，难度大．
1年前
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1年前1个回答
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