Question

（2013?汕尾二模）能源短缺是人类社会面临的重大问题．甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景

（2013?汕尾二模）能源短缺是人类社会面临的重大问题．甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景．（1）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：反应Ⅰ：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H1反应Ⅱ：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H2①上述反应符合“原子经济”原则的是______（填“I”或“Ⅱ”）．②下表所列数据是反应I在不同温度下的化学平衡常数（K）． 温度 250℃ 300℃ 350℃ K 2.041 0.270 0.012由表中数据判断△H1______0 （填“＞”、“=”或“＜”）．③某温度下，将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c（CO）=0.2mol/L，则CO的转化率为______，此时的温度为______（从上表中选择）．（2）已知在常温常压下：①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=-1275.6kJ/mol②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566.0kJ/mol③H2O（g）=H2O（l）△H=-44.0kJ/mol写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：______（3）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图所示的电池装置．①该电池正极的电极反应为______．②工作一段时间后，测得溶液的pH减小，该电池总反应的化学方程式为______．

Answer 1

（1）①原子经济性原则指的是原子利用率高的反应，Ⅰ是化合反应，原子利用率高达100%，故答案为：Ⅰ；
②根据表中数据可以看出，温度越高则平衡常数越小，可以确定该反应是放热反应，故答案为：＜；
③设一氧化碳的变化量为x，则
                   CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
初始浓度（mol/L）    1        3         0 
变化浓度（mol/L）   0.8      1.6        0.8
平衡浓度（mol/L）   0.2      2.4        0.8
则CO的转化率=

0.8

1

×100%=80%，平衡常数K=

[CH3OH]

[CO][H2]2

=

0.8

0.2×2．42

=2.041，所以该反应的温度为250℃，
故答案为：80%；250℃；
（2）甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的反应CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）和反应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之间的关系为：①×

1

2

-②×

1

2

+2×③=-442.8 kJ∕mol，
故答案为：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8kJ∕mol；
（3）①在燃料电池中，正极是氧气发生得电子的还原反应，即O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
 ②工作一段时间后，测得溶液的pH减小，说明氢氧根离子被消耗，在在燃料电池中，总反应是燃料燃烧的反应，
故答案为：2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O．