Question

甲醇又稱“木精”，是重要的溶劑和基本有機原料．工業(yè)上常以CO和H₂為原料合成甲醇．
（1）已知每1g液態(tài)甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水時放出13.8kJ熱量，寫出甲醇不完全燃燒的熱化學方程式：

 

．
（2）工業(yè)上常利用反應：CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H＜0合成甲醇，其在230～270℃下反應最為有利．為研究合成氣最合適的起始組成比，在230℃、250℃和270℃進行實驗，結果如圖所示，則230℃時的實驗結果所對應的曲線是

 

（填字母，下同）；該溫度下工業(yè)生產(chǎn)適宜采用的合成氣組成n（H₂）：n（CO）的比值范圍是

 

．
A.1～1.5B.2.5～3C.3.5～4.5

（3）制甲醇所需要的氫氣，可用下列反應制�。篐O₂（g）+CO（g）?H₂（g）+CO₂（g）△H＜0
150℃時，在容積為2L的恒溫恒容密閉容器中充入1mol CO和2molH₂O（g），反應達到平衡后測得H₂的體積分數(shù)為25%．
①平衡時CO的轉化率為

 

．
②150℃下，若起始時充入2molCO和4molH₂O（g），反應達到平衡時CO₂的體積分數(shù)為

 

．
（4）某研究小組設計了如圖所示的原電池裝置，向導管中通入物質的量之比為1：1的CO和H₂混合氣體（CO和H₂同時放電）．
①電池工作一段時間后，電解質溶液的pH

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
②電池工作一段時間后，測得電解質溶液增重6.2g（不考慮未反應氣體的溶解），則負極參加反應的氣體質量為

 

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Answer 1

分析：（1）根據(jù)熱化學方程式的含義和書寫方法來回答；
（2）依據(jù)反應是放熱反應，溫度越高，反應物轉化率越小來回答，反應的配比依據(jù)合成氨的工業(yè)制備原理類推；
（3）根據(jù)三行式計算化學反應中物質的轉化率，根據(jù)等效平衡判斷物質的體積百分含量；
（4）①根據(jù)燃料電池的工作原理：總反應是燃料燃燒的化學反應，根據(jù)產(chǎn)物判斷電解質的pH變化；
②根據(jù)電極反應產(chǎn)物以及電解質溶液增加的是水和二氧化碳來計算負極參加反應的氣體質量．

解答：解：（1）每1g液態(tài)甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水時放出13.8kJ熱量，所以1mol即32g甲醇燃燒放出的熱量是441.6kJ，即CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l），△H=-441.6kJ/mol，故答案為：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l），△H=-441.6kJ/mol；
（2）工業(yè)上用反應④低壓合成甲醇，在230℃～270℃最為有利．為研究合成氣最合適的起始組成比，分別在230℃、250℃和270℃進行實驗，結果如圖．合成甲醇是放熱反應，溫度越低轉化率越大，結合圖象可知，230℃的實驗結果所對應的曲線是 X，；工業(yè)生產(chǎn)適宜采用的合成氣組成比n（H₂）：n（CO）的范圍應反應中 一氧化碳的轉化率大，提高氫氣的量會提高一氧化碳的轉化率，所以n（H₂）：n（CO）＞2：1，選項中氫氣量過量多消耗原料，故選B．
故答案為：X，B；
（3）①設一氧化碳的變化量是x
             H₂O（g）+CO（g）?H₂（g）+CO₂（g）
初始物質的量：2        1       0       0
變化物質的量：x         x      x       x
平衡物質的量：2-x      1-x      x       x
即

x

(2-x)+(1-x)+2x

=25%，解得x=0.75mol，所以一氧化碳的轉化率為：

0.75mol

1mol

×100%=75%，故答案為：75%；
  ②根據(jù)①計算平衡時二氧化碳的體積分數(shù)是25%，若起始時充入2molCO和4molH₂O（g），反應達到平衡和①是等效的，所以二氧化碳的體積分數(shù)是相等的，故答案為：25%；
（4）①據(jù)燃料電池的工作原理，該原電池的總反應是燃料一氧化碳和氫氣燃燒的化學反應，產(chǎn)物二氧化碳會和氫氧化鉀反應，消耗氫氧根，所以pH減小，故答案為：減小；
 ②電解質溶液增重6.2g是增加的水和二氧化碳的質量，即二氧化碳和水的總物質的量是0.1mol，根據(jù)碳元素和氫元素守恒，所以參加反應的一氧化碳和氫氣總共是0.1mol，質量是3.0g，故答案為：3.0g．

點評：本題涉及熱化學、電化學、化學反應速率和平衡的有關知識，屬于綜合知識的考查題，綜合性強，難度大．