Question

23．（12分）能源短缺是人類社會(huì)面臨的重大問題。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)上合成甲醇的反應(yīng)原理為：CO(g) ＋ 2H2(g) CH3OH(g) ΔH；

下表所列數(shù)據(jù)是該反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)（K）。

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

①根據(jù)表中數(shù)據(jù)可判斷ΔH 0 （填“＞”、“＝”或“＜”）。

②在300℃時(shí)，將2 mol CO、3 mol H2和2 mol CH3OH充入容積為1L的密閉容器中，此時(shí)反應(yīng)將 （填“向正反應(yīng)方向進(jìn)行”、“向逆反應(yīng)方向進(jìn)行”或“處于平衡狀態(tài)”）。

（2）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： ，隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行溶液的pH (填“增大”“減小”或“不變”)。

（3）如果以該燃料電池為電源，石墨作兩極電解飽和食鹽水，則該電解過程中陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為： ；如果電解一段時(shí)間后NaCl溶液的體積為1L，溶液的pH為12（25℃下測(cè)定），則理論上消耗氧氣的體積為 mL（標(biāo)況下）。

Answer 1

(1)①＜ ②向正反應(yīng)方向進(jìn)行

(2) CH3OH+ 8OH—-6e—= CO32—+6H2O；減小

(3) 2Cl—-2e—=Cl2↑；56

【解析】

試題分析：根據(jù)所給表格可知隨著溫度的升高，K逐漸減小，得到該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，因而ΔH<0; 在300℃時(shí)，將2 mol CO、3 mol H2和2 mol CH3OH充入容積為1L的密閉容器中,CO有剩余，反應(yīng)物的濃度增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；將總反應(yīng)分解得負(fù)極的電極反應(yīng)CH3OH+ 8OH—-6e—= CO32—+6H2O；隨著反應(yīng)的進(jìn)行，H+逐漸產(chǎn)生，所以pH減��；電解飽和食鹽水，陽(yáng)極生成了氯氣，電極反應(yīng)：2Cl—-2e—=Cl2↑；pH=12說明c(OH-)=0.01mol/L;根據(jù)電荷守恒，n(O2)=0.0025mol，V=0.056L=56ml

考點(diǎn)：化學(xué)平衡及相關(guān)計(jì)算