Question

甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景．
（1）工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇：
反應(yīng)Ⅰ：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁
反應(yīng)Ⅱ：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂
①上述反應(yīng)符合“原子經(jīng)濟(jì)”原則的是

 

（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）．
②已知反應(yīng)Ⅰ的能量變化如圖1所示：由表中數(shù)據(jù)判斷△H₁

 

0 （填“＞”、“=”或“＜”）．
③某溫度下，將2mol CO和6mol H₂充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)，達(dá)到平衡后，測得c（CO）=0.2mol/L，則CO的轉(zhuǎn)化率為

 

（2）已知在常溫常壓下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②2CO （g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566.0kJ/mol
③H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol
請計算1mol甲醇不完全燃燒生成1mol一氧化碳和液態(tài)水放出的熱量為

 

．
（3）某實驗小組依據(jù)甲醇燃燒的反應(yīng)原理，設(shè)計如圖2所示的電池裝置．
①該電池正極的電極反應(yīng)為

 

；
②工作一段時間后，測得溶液的pH減小，該電池總反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．

Answer 1

考點：化學(xué)電源新型電池,有關(guān)反應(yīng)熱的計算

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）①“原子經(jīng)濟(jì)性”是指在化學(xué)品合成過程中，合成方法和工藝應(yīng)被設(shè)計成能把反應(yīng)過程中所用的所有原材料盡可能多的轉(zhuǎn)化到最終產(chǎn)物中；
②反應(yīng)物總能量大于生成物總能量時，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
③根據(jù)一氧化碳的平衡濃度計算平衡時一氧化碳的物質(zhì)的量，再根據(jù)轉(zhuǎn)化率公式計算其轉(zhuǎn)化率；
（2）根據(jù)蓋斯定律計算；
（3）①該燃料電池知，正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氧根離子；
②負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，據(jù)此寫出電池反應(yīng)式．

解答： 解：（1）①根據(jù)原子經(jīng)濟(jì)知，Ⅰ沒有副產(chǎn)物，符合原子經(jīng)濟(jì)理念，Ⅱ中有副產(chǎn)物，不符合原子經(jīng)濟(jì)理念，
故選Ⅰ；   
②根據(jù)圖象知，反應(yīng)物總能量大于生成物總能量，所以該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，
則△H₁＜0，故答案為：＜；
③平衡時剩余一氧化碳的物質(zhì)的量=0.2mol/L×2L=0.4mol，一氧化碳的轉(zhuǎn)化率=

(2-0.4)mol

2mol

×100%=80%，
故答案為：80%；      
（2）已知：①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566.0kJ/mol
③H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol
由蓋斯定律，①-②+③×4得：
2CH₃OH（l）+2O₂（g）═2CO（g）+4H₂O（l），故△H=-1275.6kJ∕mol-（-566.0kJ/mol）+（-44.0kJ/mol）×4=-885.6 kJ∕mol，
所以其熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：CH₃OH（l）+O₂（g）═CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8 kJ∕mol，
則1mol甲醇不完全燃燒生成1mol一氧化碳和液態(tài)水放出的熱量為442.8kJ，
故答案為：442.8kJ；
（3）①正極上氧氣得電子和水反應(yīng)生成氫氧根離子，所以其電極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-；
②負(fù)極上甲醇失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，正極上氧氣得電子和水反應(yīng)生成氫氧根離子，所以其電池反應(yīng)式為：2CH₃OH+3O₂+4OH^-═2CO₃^2-+6H₂O，
故答案為：2CH₃OH+3O₂+4OH^-═2CO₃^2-+6H₂O．

點評：本題考查了原電池原理、蓋斯定律等知識點，會根據(jù)已知方程式結(jié)合蓋斯定律寫出目標(biāo)方程式，知道燃料電池中正負(fù)極上發(fā)生的電極反應(yīng)式，注意：書寫放出的熱量時不能寫負(fù)號，為易錯點．