Question

(16分)化學(xué)反應(yīng)的能量變化、速率、限度是化學(xué)研究的重要內(nèi)容。

（1）有關(guān)研究需要得到C3H8(g) = 3C(石墨,s) + 4H2(g)的ΔH，但測定實驗難進(jìn)行。設(shè)計下圖可計算得到：

①ΔH 0（填>、<或=）

②ΔH =

（用圖中其它反應(yīng)的反應(yīng)熱表示）

（2）甲酸、甲醇、甲酸甲酯是重要化工原料。它們的一些性質(zhì)如下：

物質(zhì)	HCOOH	CH3OH	HCOOCH3
主要 性質(zhì)	無色液體，與水互溶 K(HCOOH)>K(CH3COOH)	無色液體，與水互溶	無色液體，在水中溶解度小，與醇互溶

工業(yè)制備甲酸原理：HCOOCH3(l) + H2O(l) HCOOH(l) + CH3OH(l)，反應(yīng)吸熱，但焓變的值很小。常溫常壓下，水解反應(yīng)速率和平衡常數(shù)都較小。

①工業(yè)生產(chǎn)中，反應(yīng)起始，在甲酸甲酯和水的混合物中加入少量甲酸和甲醇，從反應(yīng)速率和限度的角度分析所加甲酸和甲醇對甲酸甲酯水解的影響。

甲醇： 。

甲酸： 。

某小組通過試驗研究反應(yīng)HCOOCH3轉(zhuǎn)化率隨時間變化的趨勢，在溫度T1下，采用酯水比為1:2進(jìn)行實驗，測得平衡是HCOOCH3的轉(zhuǎn)化率為25%。

②預(yù)測HCOOCH3轉(zhuǎn)化率隨時間的變化趨勢并畫圖表示。

③該反應(yīng)在溫度T1下的平衡常數(shù)K= 。

（保留兩位有效數(shù)字）

（3）HCOOH成為質(zhì)子膜燃料電池的燃料有很好的發(fā)展前景。

寫出該燃料電池的電極反應(yīng)式：

。

 

Answer 1

（1）①　> (2分)　　�、讦�H1－ΔH2－ΔH3 (2分)

（2）①甲醇：是很好的溶劑，能與水和HCOOCH3，增大反應(yīng) 接觸面積，加快反應(yīng)速率；同時，甲醇也是生成物，生物濃度增 加，不利于平衡右移；(2分)

甲酸：甲酸能電離出H+作催化劑能加快反應(yīng)速率，同時，甲 酸也是生成物，生成物濃度增加，不利于平衡右移。(2分)

② 如下圖 (2分)

③0.048 (2分)

（3）（+）O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O (2分) (-) 2HCOOH - 4e- = 2CO2 ↑+ 4H+ (2分)

 

【解析】

試題分析：（1）①圖中的能量高低可知ΔH　>0　　�、谟蓤D中可知，放出的總能量為∣ΔH2+ΔH3∣，而吸收的總為，∣ΔH1∣=∣ΔH2+ΔH3∣-∣ΔH∣，

可得ΔH=ΔH1－ΔH2－ΔH3

(2) ①審清題意里的“從反應(yīng)速率和限度的角度分析”抓住影響化學(xué)反應(yīng)速率和限度的相關(guān)知識，答“限度”的時候，要注意改變條件是什么，對平衡的影響是向正還是向逆，結(jié)果又是什么？

② 這個反應(yīng)應(yīng)該是先甲酸的濃度比較小，反應(yīng)較慢，而后甲酸的濃度增加，反應(yīng)速率加快，但甲酸又是生成物，它的濃度的增加又會抑制反應(yīng)向右進(jìn)行,所以畫圖的時候要表現(xiàn)出來。

③由酯水比為1:2可知，可設(shè)HCOOCH3的濃度為a mol/L ，H2O濃度為 2a mol/L

HCOOCH3(l) + H2O(l) HCOOH(l) + CH3OH(l)

起始 a mol/L 2a mol/L 0 0

變化 0.25a mol/L 0.25a mol/L 0.25a mol/L 0.25a mol/L

平衡 0.75a mol/L 1.75a mol/L 0.25a mol/L 0.25a mol/L

K = c(HCOOH) ×c(CH3OH) / c(HCOOCH3)×c(H2O)

=0.25a mol/L ×0.25a mol/L÷0.75a mol/L ÷1.75a mol/L≈0.048

（3）此題關(guān)鍵字“質(zhì)子膜”也就是酸性的電解質(zhì)溶液，書寫電極反應(yīng)式的時候要運(yùn)用氧化還原反應(yīng)的特點去寫就可以了。

考點：熱化學(xué)中的反應(yīng)熱的計算；酯的水解及催化劑等對化學(xué)反應(yīng)速率及限度的影響；化學(xué)平衡常數(shù)的計算；電化學(xué)中原電池的電極反應(yīng)式的書寫。