Question

(15分)甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景．請回答下列與甲醇有關(guān)的問題．

(1)甲醇分子是____________分子(填“極性”或“非極性”)．

(2)工業(yè)上一般可采用如下反應(yīng)來合成甲醇：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)△H=﹣86.6KJ/mol，在T℃時，往一個體積固定為1L的密閉容器中加入1mol CO和2mol H2，反應(yīng)達到平衡時，容器內(nèi)的壓強是開始時的3/5．

①達到平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率為____________

②下列選項能判斷該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的依據(jù)的有____________

A．2v(H2)=v(CH3OH) B．CO的消耗速率等于CH3OH的生成速率

C．容器內(nèi)的壓強保持不變 D．混合氣體的密度保持不變

E．混合氣體的顏色保持不變 F．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間而變化

(3)已知在常溫常壓下：

①2CH3OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) △H=﹣akJ·mol﹣1

②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=﹣bkl·mol﹣1

③H2O(g)=H2O(1) △H=﹣ckJ·mol﹣1

則CH3OH(1)+O2(g)==CO(g)+2H2O(1) △H=____________kJ·mol﹣1

(4)由甲醇、氧氣和NaOH溶液構(gòu)成的新型手機電池，可使手機連續(xù)使用一個月才充一次電．

①該電池負極的電極反應(yīng)式為____________________________________．

②若以該電池為電源，用石墨做電極電解200mL含有如下離子的溶液．

離子	Cu2+	H+	Cl﹣	SO42﹣
c/mol·L﹣1	0.5	2	2	0.5

電解一段時間后，當(dāng)兩極收集到相同體積(相同條件)的氣體時(忽略溶液體積的變化及電極產(chǎn)物可能存在的溶解現(xiàn)象)陽極上收集到氧氣的質(zhì)量為____________．

 

Answer 1

（1）極性（2分）

（2）60%（2分） CF（2分，全對得2分，只選1個且正確的得1分，選錯1個扣1分）

（3）(b－a－4c)/2（3分）

（4）CH3OH－6e－＋8OH－＝CO32－＋6H2O（3分） 3.2g（3分，數(shù)值正確、未寫單位的扣1分）

【解析】

試題分析：（1）甲醇分子中的化學(xué)鍵都是極性鍵，且甲醇分子結(jié)構(gòu)不對稱，故甲醇是極性分子；（2）①根據(jù)化學(xué)平衡三行式計算，設(shè)消耗的一氧化碳物質(zhì)的量為x；

              CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始量（mol） 1        2         0

變化量（mol） x       2x         x

平衡量（mol）1-x     2-2x         x

1-x+2-2x+x=3×3/5x=0.6

一氧化碳轉(zhuǎn)化率=60%；②A、2v(H2)=v(CH3OH)，沒有明確是正、逆反應(yīng)速率 ，且速率之比不等于化學(xué)計量數(shù)之比，不能作為平衡標(biāo)志，錯誤；B、CO的消耗速率等于CH3OH的生成速率，均為正反應(yīng)速率，不能作為平衡標(biāo)志，錯誤；C、隨著反應(yīng)的進行，容器內(nèi)氣體的物質(zhì)的量不斷改變，容器內(nèi)的壓強不斷改變，若容器內(nèi)的壓強保持不變，說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，正確；D、根據(jù)質(zhì)量守恒定律知，容器內(nèi)氣體質(zhì)量不變，體積固定，混合氣體的密度保持不變，不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，錯誤；E、反應(yīng)混合氣中各組分均為無色氣體，混合氣體的顏色保持不變，不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，錯誤；F、根據(jù)質(zhì)量守恒定律知，隨著反應(yīng)的進行，容器內(nèi)氣體質(zhì)量不變，物質(zhì)的量變化，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不斷變化，若混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間而變化，說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，正確；選CF；（3）①2CH3OH（l）+3O2（g）═2CO2（g）+4H2O（g）△H═-akJ?mol-1

②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H═-bkJ?mol-1

③H2O（g）═H2O（l）△H═-ckJ?mol-1

依據(jù)蓋斯定律計算，①/2—②/2+③×2得到熱化學(xué)方程式：CH3OH（l）+O2（g）═CO（g）+2H2O（l）△H═(b－a－4c)/2 kJ·mol﹣1；（4）①由甲醇、氧氣和NaOH溶液構(gòu)成的燃料電池，通入甲醇的一極發(fā)生氧化反應(yīng)生成碳酸根和水，作原電池的負極，電極反應(yīng)式為：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O；②根據(jù)題意知，陽極電極反應(yīng)為：2Cl  --2e-=Cl2↑，4OH--4e-=2H2O+O2↑，  陰極電極反應(yīng)為：Cu2++2e-=Cu， 2H++2e-=H2↑；陽極氯氣和陰極氫氣相同，設(shè)陽極生成的氧氣物質(zhì)的量為x，陰極上也應(yīng)生成氫氣物質(zhì)的量x，根據(jù)電子守恒將題給數(shù)據(jù)代入列式：0.4+4x=0.2+0.4+2x，解得x=0.1mol，陽極上收集到氧氣的物質(zhì)的量0.1mol，質(zhì)量為3.2g。

考點：考查分子極性的判斷，平衡轉(zhuǎn)化率計算和平衡狀態(tài)的判斷，熱化學(xué)方程式書寫和蓋斯定律，原電池和電解原理的應(yīng)用。