Question

【題目】甲醇又稱“木精”，是非常重要的化工原料。

（1）CO和H2在高溫、高壓、催化劑條件下反應(yīng)可制備甲醇。根據(jù)下表中相關(guān)化學(xué)鍵鍵能（鍵能是斷裂1mol化學(xué)鍵時(shí)需要吸收的能量，或形成1mol化學(xué)鍵時(shí)釋放的能量）數(shù)據(jù)，寫出CO（CO分子中含有C=O）和H2反應(yīng)生成甲醇的熱化學(xué)方程式______。

化學(xué)鍵	H-H	O-H	C-H	C-O	C=O
鍵能/KJ·mol-1	436	463	413	351	1076

（2）甲醇脫氫可制取甲醛CH3OH（g）HCHO(g)+H2(g),甲醇的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化曲線如下圖所示。

①該脫氫反應(yīng)的ΔH___0（填“>”、“<”或“=”）

②600K時(shí)，Y點(diǎn)甲醇的V(正)___V(逆)（填“>”、“<”或“=”），判斷依據(jù)是_____

③下列敘述不能說明該脫氫反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是_____。

A.c（CH3OH）=c（HCHO） B.HCHO的體積分?jǐn)?shù)保持不變

C.V正（CH3OH）=V逆（HCHO） D.混合氣體平均分子量保持不變

（3）一定條件下，甲醇與一氧化碳反應(yīng)可以合成乙酸。已知：常溫下，弱電解質(zhì)的電離平衡常數(shù)：Ka（CH3COOH）=1.8×10-5；Ka（HSCN）=0.13。

常溫下，將20mL0.10mol·L-1CH3COOH溶液和20mL0.10mol·L-1HSCN溶液分別與20mL0.10mol·L-1NaHCO3溶液混合，實(shí)驗(yàn)測(cè)得產(chǎn)生CO2氣體體積V隨時(shí)間t變化的示意圖如下圖所示：

①反應(yīng)初始階段，兩種溶液產(chǎn)生CO2氣體的速率存在明顯差異的原因是_______，反應(yīng)結(jié)束后所得兩溶液中，C（CH3COO-）____ c（SCN-）（填“>”、“<”或“=”）。

②常溫條件下，將amol·L-1的CH3COOH與bmol·L-1Ba（OH）2溶液等體積混合，反應(yīng)平衡時(shí)，2c（Ba2+）=c（CH3COO-）,用含a和b的代數(shù)式表示該混合溶液中醋酸的電離常數(shù)為_______。

（4）甲醇燃料電池可能成為未來便攜電子產(chǎn)品應(yīng)用的主流。某種甲醇燃料電池工作原理如圖所示，則通入a氣體電極的電極反應(yīng)式為___________。

Answer 1

【答案】 CO(g)+2H2 (g) → CH3OH(g) △H =－105 kJ·mol─1 > 由圖像看出，升溫，CH3OH轉(zhuǎn)化率增大，平衡向正向移動(dòng)，正向?yàn)槲鼰岱磻?yīng) < A c(HSCN)=c(CH3COOH)時(shí)，HSCN溶液中c(H+)較大，故其溶液與NaHCO3溶液反應(yīng)速率較快 < CH3OH－6e－+H2O＝CO2+6H+

【解析】（1）考查熱化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)算，目標(biāo)反應(yīng)是CO＋2H2=CH3OH，根據(jù)△H=反應(yīng)物鍵能總和－生成物鍵能總和=[1076＋2×436－(3×413＋351＋463)]kJ·mol－1=－105kJ·mol－1，熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：CO(g)+2H2 (g) = CH3OH(g) △H =－105 kJ·mol─1；（2）考查影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷，①根據(jù)圖像，隨著溫度升高，甲醇的轉(zhuǎn)化率增大，說明反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，即正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，△H>0；②曲線上的每一個(gè)點(diǎn)達(dá)到平衡，Y→X點(diǎn)，甲醇的轉(zhuǎn)化率降低，說明反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，即v(逆)>v(正)；③A、題目中沒有說明開始時(shí)甲醇的通入量和轉(zhuǎn)化率，因此c(CH3COH)=c(HCHO)，無法判斷是否達(dá)到平衡，故A說法錯(cuò)誤；B、根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的定義，當(dāng)體積分?jǐn)?shù)不再改變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故B說法正確；C、用不同物質(zhì)的反應(yīng)速率表示，首先是反應(yīng)方向是一正一逆，v正(CH3OH)說明反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，v逆(HCHO)反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，然后速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，因此當(dāng)V正（CH3OH）=V逆（HCHO)，說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故C說法正確；D、根據(jù)M=m/n，組分都是氣體，因此氣體質(zhì)量保持不變，反應(yīng)前氣體系數(shù)之和小于反應(yīng)后氣體系數(shù)，即氣體物質(zhì)的量增大，因此有當(dāng)平均摩爾質(zhì)量保持不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故D說法正確；（3）考查電離平衡常數(shù)、弱電解質(zhì)的電離和鹽類水解，①根據(jù)電離平衡常數(shù)的意義，電離平衡常數(shù)越大，說明酸性或堿性越強(qiáng)，即HSCN的酸性強(qiáng)于CH3COOH，當(dāng)兩者濃度相等時(shí)，HSCN溶液中c(H＋)大于CH3COOH，因此開始時(shí)HSCN反應(yīng)速率快；兩者恰好完全反應(yīng)后，溶質(zhì)分別是CH3COONa和NaSCN，依據(jù)鹽類水解的規(guī)律“越弱越水解”，CH3COO－水解程度大于SCN－，即c(CH3COO－)<c(SCN－)；②依據(jù)電荷守恒，因此有c(H＋)＋2c(Ba2＋)=c(CH3COO－)＋c(OH－)，2c(Ba2＋)=c(CH3COO－)，推出c(H＋)=c(OH－)，溶液顯中性，根據(jù)電離常數(shù)的定義：Ka=c(CH3COO－)×c(H＋)/c(CH3COOH)= =10－7×2b/(a－2b)；（4）考查電極反應(yīng)式的書寫，根據(jù)原電池的工作原理，電子從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，即左端電極為負(fù)極，通入的是CH3OH，根據(jù)示意圖，電池內(nèi)部有H＋轉(zhuǎn)移，說明環(huán)境是酸性，因此負(fù)極反應(yīng)式為CH3OH＋H2O－6e－=CO2＋6H＋。