Question

（17分）甲醇是一種可再生能源，具有開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景，工業(yè)上一般可采用如下反應(yīng)來(lái)合成甲醇： CO(g)+2H₂(g)  CH₃OH(g)。

（1） 分析該反應(yīng)并回答下列問(wèn)題：

① 平衡常數(shù)表達(dá)式為K=                  。

② 下列各項(xiàng)中，不能夠說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)到平衡的是______________（填序號(hào)）。

a. 恒溫、恒容條件下，容器內(nèi)的壓強(qiáng)不發(fā)生變化

b. 一定條件下，CH₃OH分解的速率和CH₃OH生成的速率相等

c. 一定條件下，CO、H₂和CH₃OH的濃度保持不變

d. 一定條件下，單位時(shí)間內(nèi)消耗2mol CO，同時(shí)生成1 mol CH₃OH

（2） 下圖是該反應(yīng)在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的曲線。

① 該反應(yīng)的焓變ΔH____________0(填“＞”、“＜”或“＝”)。

② T₁和T₂溫度下的平衡常數(shù)大小關(guān)系是K₁____________K₂(填“＞”、“＜”或“＝”)。

③ 若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是______________。

a. 升高溫度b. 將CH₃OH(g)從體系中分離

c. 使用合適的催化劑d. 充入He，使體系總壓強(qiáng)增大

（3） 已知在常溫常壓下：

① 2CH₃OH(l)+3O₂(g)=2CO₂(g)+4H₂O(g)ΔH＝-a kJ·mol^-1

② 2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g)  ΔH＝-b kJ·mol^-1

③ H₂O(g)= H₂O(l)  ΔH＝-c kJ·mol-1

則，CH₃OH(l)+O₂(g) =CO(g)+2H₂O(l)  ΔH＝______________kJ·mol^-1。

（4） 2009年10月，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所在甲醇燃料電池技術(shù)方面獲得新突破，組裝出了自呼吸電池及主動(dòng)式電堆。甲醇燃料電池的工作原理如圖所示。

① 該電池工作時(shí)，b口通入的物質(zhì)為_(kāi)___________, c口通入的物質(zhì)為_(kāi)_________。

② 該電池正極的電極反應(yīng)式為:_______________________________。

③ 工作一段時(shí)間后，當(dāng)6.4 g甲醇完全反應(yīng)生成CO₂時(shí)，有___________N_A個(gè)電子轉(zhuǎn)移。

（5） 以上述電池做電源，用上圖所示裝置，在實(shí)驗(yàn)室中模擬鋁制品表面“鈍化”處理的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)溶液逐漸變渾濁，原因是（用相關(guān)的電極反應(yīng)式和離子方程式表示）：

_______________________________________________________，

_______________________________________________________。

 

Answer 1

（17分）

（1） ① K=［CH₃OH］/［CO］［H₂］2(1分);② d（1分）

（2） ① <（1分）② >（1分）③ b（1分）

（3） （b-a-4c）/2（3分）

（4） ① CH₃OH（1分）;O₂（1分）② O₂+4e^-+4H⁺→2H₂O（2分）;③ 1.2（2分）

（5） Al→Al³⁺+3e^-（1分）Al³⁺+3HCO₃^- =Al(OH)₃↓+3CO₂↑（2分）

解析: