Question

（10分）甲醇是一種新型燃料，甲醇燃料電池即將從實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)化生產(chǎn)。工業(yè)上一般以CO和H₂為原料合成甲醇，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：

CO(g)+ 2H₂(g)  CH₃OH(g)  △H₁＝－116 kJ·mol^-1

（1）下列措施中有利于增大該反應(yīng)的反應(yīng)速率的是_____________。

A．隨時(shí)將CH₃OH與反應(yīng)混合物分離

B．降低反應(yīng)溫度

C．增大體系壓強(qiáng)

D．使用高效催化劑

（2）乙醇燃料電池具有很高的實(shí)用價(jià)值。下圖所示是一種酸性燃料電池酒精檢測儀，具有自動(dòng)吹氣流量偵測與控制的功能，非常適合進(jìn)行現(xiàn)場酒精檢測。則該電池的負(fù)極反應(yīng)式為           。

（3）已知：CO(g)+1/2 O₂(g)=CO₂(g)；△H₂＝－283 kJ·mol^-1 

H₂(g)+1/2 O₂(g)=H₂O(g)  △H₃＝－242 kJ·mol^-1

則表示1mol氣態(tài)甲醇完全燃燒生成CO ₂和水蒸氣時(shí)的熱化學(xué)方程式為

                                                                   

（4）在容積為2L的恒容容器中，分別研究在230℃、250℃和270℃三種溫度下合成甲醇的規(guī)律。下圖是上述三種溫度下不同的H₂和CO的起始組成比（起始時(shí)CO的物質(zhì)的量均為2mol）與CO平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系。請回答：

①在上述三種溫度中，曲線Z對應(yīng)是        。

②利用圖中a點(diǎn)對應(yīng)的數(shù)據(jù)，計(jì)算出曲線Z在對應(yīng)溫度下CO(g)+ 2H₂(g) CH₃OH(g) 的平衡常數(shù)K =                  。

 

Answer 1

【答案】

（1）CD      （2）CH₃CH₂OH＋H₂O－4e^－＝CH₃COOH＋4H^＋   

（3）CH₃OH(g)+3/2O₂(g) ＝CO₂(g)+ 2H₂O(g)  △H＝－651kJ·mol^-1 

（4）①270℃      ②4

【解析】

試題分析：（1）增大濃度、升高溫度、增大壓強(qiáng)和使用催化劑都能加快化學(xué)反應(yīng)速率，否則，化學(xué)反應(yīng)速率會(huì)降低，故選CD。（2）原電池中的負(fù)極失去電子，又因是酸性的燃料電池，所以負(fù)極反應(yīng)式為：CH₃CH₂OH＋H₂O－4e^－＝CH₃COOH＋4H^＋。（3）將（3）中第2個(gè)熱化學(xué)方程式*2在和（3）中的第一個(gè)熱化學(xué)方程式疊加再減去題中的熱化學(xué)方程式即可得解為：CH₃OH(g)+3/2O₂(g) ＝CO₂(g)+ 2H₂O(g)  △H＝－651kJ·mol^-1。

考點(diǎn)：用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式化學(xué)平衡常數(shù)的含義

點(diǎn)評：本題考查學(xué)生有關(guān)化學(xué)平衡以及熱化學(xué)知識，學(xué)生可以根據(jù)所學(xué)知識來回答，難度較大。