.能源短缺是人類社會面臨的重大問題.*醇是一種可再生能源,具有廣泛的開發和應用前景。(1)工業上一般採用下列兩...
問題詳情:
.能源短缺是人類社會面臨的重大問題.*醇是一種可再生能源,具有廣泛的開發和應用前景。
(1)工業上一般採用下列兩種反應合成*醇:
反應Ⅰ:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H1
反應Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H2
①上述反應符合“原子經濟”原則的是________(填“I”或“Ⅱ”);
②下表所列數據是反應I在不同温度下的化學平衡常數(K)
温度 | 250℃ | 300℃ | 350℃ |
K | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
由表中數據判斷△H1________0 (填“>”、“=”或“<”);
③某温度下,將2mol CO和6mol H2充入2L的密閉容器中,充分反應,達到平衡後,測得c(CO)=0.2mol/L,則CO的轉化率為________,此時的温度為________(從上表中選擇);
(2)已知在常温常壓下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) △H=﹣1275.6kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=﹣566.0kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l) △H=﹣44.0kJ/mol
寫出*醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態水的熱化學方程式:___________;
(3)某實驗小組依據*醇燃燒的反應原理,設計如圖所示的電池裝置。
①該電池正極的電極反應為___________;
②工作一段時間後,測得溶液的pH減小,該電池總反應的離子方程式為___________。
【回答】
【*】 (1). Ⅰ (2). < (3). 80% (4). 250℃ (5). CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=﹣4428kJ∕mol (6). O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣ (7). 2CH3OH+3O2+4OH﹣=2CO32﹣+6H2O
【解析】
【分析】
(1)①根據“原子經濟”的概念分析判斷;②根據温度對平衡移動的影響分析判斷;③利用三段式計算各自組分物質的量變化量、平衡時的物質的量,依據轉化率概念計算CO的轉化率;根據濃度計算出平衡常數,再判斷温度;
(2)根據蓋斯定律計算書寫熱化學方程式;
(3)鹼**醇燃料電池中,負極上CH3OH發生氧化反應,正極上氧氣發生還原反應,據此書寫電極反應式和總反應式。
【詳解】①“原子經濟”是指在化學品合成過程中,所用的所有原材料儘可能多的轉化到最終產物中,分析反應可知,反應Ⅰ符合“原子經濟”,故*為:Ⅰ;
②由表數據可知,温度升高,平衡常數減小,説明平衡逆向進行,逆反應是吸熱反應,正反應放熱反應,即△H1<0,故*為:<;
③按反應Ⅰ充分反應達到平衡後,測得c(CO)=0.2mol/L,CO的物質的量為0.4mol;
CO (g)+2H2 (g)CH3OH (g)
起始量(mol) 2 6 0
變化量(mol) 1.6 3.2 1.6
平衡量(mol) 0.4 2.8 1.6
CO的轉化率=×100%=80%,此時的平衡常數為:K=≈2.041,所以温度為250℃,故*為:80%;250℃;
(2)①2CH3OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(g) △H1=-1 275.6kJ•mol-1,②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g) △H2=-566.0kJ•mol-1,③H2O(g)═H2O(l) △H3=-44.0kJ•mol-1,根據蓋斯定律,由[①-②+③×4]得CH3OH(l)+O2(g)═CO(g)+2H2O(l) △H=-442.8kJ/mol,故*為:CH3OH(l)+O2(g)═CO(g)+2H2O(l) △H=-442.8kJ/mol;
(3)①鹼**醇燃料電池中,負極發生氧化反應,電極反應式為CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O,正極發生還原反應,電極反應式為O2+2H2O+4e-=4OH-,故*為:O2+2H2O+4e-=4OH-;
②根據①的分析,該電池工作時,總反應式為2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O,故*為:2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O。
【點睛】本題的易錯點為(3),要注意鹼*燃料電池中碳元素會轉化為碳*根離子,不能放出二氧化碳氣體。
知識點:電化學 膠體
題型:綜合題