Question

9．能源問題是人類社會(huì)面臨的重大課題，甲醇是未來重要的能源物質(zhì)之一．
（1）合成甲醇的反應(yīng)為：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；圖1表示某次合成實(shí)驗(yàn)過程中甲醇的體積分?jǐn)?shù)Φ（CH₃OH）與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線，則該反應(yīng)的△H＜0．（填“＞、＜或=”下同）
（2）若在230℃時(shí)，平衡常數(shù)K=1．若其它條件不變，將溫度升高到500℃時(shí)，達(dá)到平衡時(shí)，K＜1．
（3）在某溫度下，向一個(gè)容積不變的密閉容器中通入2.5mol CO和7.5mol H₂，達(dá)到平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為90%，此時(shí)容器內(nèi)的壓強(qiáng)為開始時(shí)的0.55倍．
（4）利用甲醇燃料電池設(shè)計(jì)如圖2所示的裝置：
①則該裝置中b為負(fù)極．
②當(dāng)銅片的質(zhì)量變化為12.8g時(shí)，a極上消耗的O₂在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.24L．
（5）低碳經(jīng)濟(jì)是以低能耗、低污染、低排放為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)模式，其中一種技術(shù)是將CO₂轉(zhuǎn)化成有機(jī)物實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)．如：
2CO₂（g）+2H₂O（l）═C₂H₄（g）+3O₂（g）△H=+1411.0kJ/mol
2CO₂（g）+3H₂O（l）═C₂H₅OH（1）+3O₂（g）△H=+1366.8kJ/mol
則由乙烯水化制乙醇反應(yīng)的熱化學(xué)方為C₂H₄（g）+H₂O（l）═C₂H₅OH，△H=-44.2kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響來判斷反應(yīng)的吸放熱情況；
（2）對(duì)于放熱反應(yīng)，溫度越高，平衡常數(shù)越��；
（3）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比來計(jì)算；
（4）①由圖可知甲醇燃料電池是電源，氧氣是氧化劑在正極發(fā)生還原反應(yīng)，則另一電極為負(fù)極；
②根據(jù)電子守恒進(jìn)行計(jì)算；
（5）根據(jù)蓋斯定律來計(jì)算反應(yīng)的焓變并書寫熱化學(xué)方程式．

解答 解：（1）根據(jù)圖示信息，當(dāng)達(dá)到化學(xué)平衡以后（甲醇含量的最高點(diǎn)），升高溫度，甲醇的體積分?jǐn)?shù)減小，說明平衡逆向移動(dòng)，所以該反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，
故答案為：＜；
（2）對(duì)于放熱反應(yīng)，升高溫度，K減小，故答案為：＜；
（3）根據(jù)題意得到：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
初始物質(zhì)的量（mol）  2.5      7.5        0 
變化的物質(zhì)的量（mol） 2.25     4.5        2.25
平衡的物質(zhì)的量 （mol）0.25      3          2.25
所以此時(shí)容器內(nèi)的壓強(qiáng)和開始時(shí)的比值為：$\frac{0.25+3+2.25}{2.5+7.5}$=0.55，
故答案為：0.55；
（4）①由圖可知，甲醇燃料電池中通入氧氣的為正極，b為電池的負(fù)極，
故答案為：負(fù)；②根據(jù)Cu電極反應(yīng)：Cu=2e^-+Cu²⁺，當(dāng)銅片的質(zhì)量變化為12.8g時(shí)，轉(zhuǎn)移電子是0.4mol，
a極上電極反應(yīng)：O₂+4e^-+2H₂O-═4OH^-，轉(zhuǎn)移電子是0.4mol時(shí)，消耗的O₂在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.24L，
故答案為：2.24；
（5）①2CO₂（g）+2H₂O（l）═C₂H₄（g）+3O₂（g）△H₁=+1411.0kJ/mol
②2CO₂（g）+3H₂O（l）═C₂H₅OH（1）+3O₂（g）△H₂=+1366.8kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律反應(yīng)C₂H₄（g）+H₂O（l）═C₂H₅OH（l）等于②-①，所以△H=△H₂-△H₁=-44.2 kJ/mol，
故答案為：C₂H₄（g）+H₂O（l）═C₂H₅OH，△H=-44.2 kJ/mol．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生有關(guān)電化學(xué)、熱化學(xué)以及化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算等綜合知識(shí)，可以根據(jù)教材知識(shí)來回答，難度較大．