Question

【題目】開發(fā)、使用清潔能源發(fā)展“低碳經(jīng)濟(jì)”，正成為科學(xué)家研究的主要課題。氫氣、甲醇是優(yōu)質(zhì)的清潔燃料，可制作燃料電池。

（1）已知：①2CH3OH（l）+3O2（g）＝2CO2（g）+4H2O（g） △H1＝﹣1275.6kJmol-1

②2CO（g）+O2（g）＝2CO2（g） △H2＝﹣566.0kJmol-1

③H2O（g）＝H2O（l） △H3＝﹣44.0kJmol-1

寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式：___。

（2）工業(yè)上甲醇利用水煤氣合成，反應(yīng)為CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g) ΔH<0。在一定條件下，將1molCO和2molH2通入密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)，當(dāng)改變某一外界條件(溫度或壓強(qiáng))時(shí)，CH3OH的體積分?jǐn)?shù)φ(CH3OH)變化趨勢如圖所示：

①平衡時(shí)，M點(diǎn)CH3OH的體積分?jǐn)?shù)為10%，則CO的轉(zhuǎn)化率為___。

②X軸上a點(diǎn)的數(shù)值比b點(diǎn)___(填“大”或“小”)。

③生產(chǎn)甲醇的原料CO和H2來源于：CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g） △H＞0，一定條件下CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖1。則T1___T2（填“＜”、“＞”、“＝”，下同）；A、B、C三點(diǎn)處對應(yīng)平衡常數(shù)（KA、KB、KC）的大小關(guān)系為____。

（3）現(xiàn)以H2、O2、熔融鹽Na2CO3組成的燃料電池，采用電解法制備N2O5，裝置如圖2所示，其中Y為CO2。

寫出石墨Ⅰ電極上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式___。在電解池中生成N2O5的電極反應(yīng)式為___。

Answer 1

【答案】CH3OH（1）+O2（g）=CO（g）+2H2O（1） △H＝﹣442.8kJmol-1 25% 小 ＜ KC＝KB＞KA N2O4+2HNO3﹣2e-=2N2O5+2H+

【解析】

（1）根據(jù)蓋斯定律得目標(biāo)方程式，求得目標(biāo)方程式焓變；

（2）①列三段式計(jì)算一氧化碳的轉(zhuǎn)化率，②根據(jù)方程式系數(shù)及反應(yīng)焓變判斷反應(yīng)的移動(dòng)方向和溫度壓強(qiáng)的關(guān)系，進(jìn)而判斷，③平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，根據(jù)溫度比較平衡常數(shù)；

（3）判斷陰陽極，正負(fù)極根據(jù)題目信息寫出電極反應(yīng)式即可。

（1）已知：①②③，根據(jù)蓋斯定律,可得： ，

故答案為：；

（2）①設(shè)平衡時(shí)生成甲醇xmol，列三段式： ，根據(jù)M點(diǎn)的體積分?jǐn)?shù)為10%，即 ，解得x=0.25，故的轉(zhuǎn)化率為，

故答案為：25%；

② ，升溫該反應(yīng)逆向移動(dòng)，即溫度越高甲醇體積分?jǐn)?shù)小，加壓該反應(yīng)正向移動(dòng)，即壓強(qiáng)越大甲醇體積分?jǐn)?shù)越大，由圖像可知Y軸代表溫度，X軸代表壓強(qiáng)，且abcd依次增大，

故答案為：��；

③該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，溫度越高甲烷轉(zhuǎn)化率越大，故T1<T2；對于吸熱反應(yīng)，溫度越高平衡常數(shù)越大，且相同溫度下平衡常數(shù)相同，故KC＝KB＞KA，

故答案為：＜；KC＝KB＞KA；

（3）石墨Ⅰ電極通入氫氣，發(fā)生氧化反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)式為： ；電解池發(fā)生氧化反應(yīng)生成，電極反應(yīng)式為：，

故答案為：；。