Question

能源短缺是人类面临的重大问题．甲醇是一种可再生能源．具有广泛的开发和应用前景．因此甲醇被称为21世纪的新型燃料．
（1）已知在常温常压下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=^_1275.6kJ?mol^-1
②H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44.0kJ．mol^-1
写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式：______．
（2）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应A：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁
反应B：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₂
取五份等体积CO₂和H₂的混合气体（物质的量之比均为1：3），分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ（CH₃OH） 与反应温度T的关系曲线如图所示，则上述CO₂转化为甲醇的反应的△H₁______0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②对于反应A，若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是______．
A．升高温度                              B．增加CO₂的量
C．充入He，使体系总压强增大             D．按原比例再充入CO₂和H₂
③某温度下，将4mol CO和12mol H₂，充人2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c（CO）=0.5mol?L^-1，则该温度下该反应的平衡常数为______．
④．某种甲醇-空气燃料电池是采用铂作为电极，稀硫酸作电解质溶液．其工作时负极的电极反应式可表示为______
（3）对燃煤烟气中的SO₂、NO₂设物质的量之比为1：1，与一定量的氨气、空气反应，生成硫酸铵和硝酸铵的混合物作为副产品化肥，则该反应的化学方程式为______．
（4）在一定物质的量浓度的硝酸铵溶液中滴加适量的NaOH溶液，使溶液的pH=7，则溶液中c（Na⁺）+c（H⁺）______ c（NO₃^-）+c（OH^-）（填写“＞”“=”或“＜”）

Answer 1

【答案】分析：（1）根据盖斯定律以及燃烧热的定义来解答；
（2）①据图象可知随着温度的升高，甲醇的含量逐渐增大，但当达到一定温度时反而降低，说明温度升高平衡向逆反应方向移动；
②增加甲醇产率，应使平衡向正反应方向移动，根据外界条件对化学平衡的影响；
③利用平衡三部曲求出平衡时各物质的物质的量浓度以及利用平衡常数的表达式来解答；
④根据总反应式减去正极反应式即为负极反应式，负极失去电子来解答；
（3）根据所给反应物和生成物以及氧化还原反应配平书写化学反应方程式．
（4）根据溶液中的电荷守恒来解答；
解答：解：（1）2CH₃OH（I）十3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=^_1275.6kJ?mol^-1 ①
                H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol                   ②
①-②×4得：2CH₃OH（I）十3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=^_1451.6kJ?mol^-1
在25摄氏度，101 kPa时，1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热．
所以表示甲醇燃烧热的热化学方程式：CH₃OH（g）+O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.8kJ/mol，
故答案为：CH₃OH（g）+O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.8kJ/mol；
（2）①由图可知最高点反应到达平衡，达平衡后，温度越高，φ（CH₃OH）越小，平衡向逆反应进行，升高温度平衡吸热方向进行，逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应，即△H₁＜0，故答案为：＜；
②A．由①可知，该反应放热，升温，平衡向逆反应方向移动，甲醇产率减小，故A错误；
B．增加CO₂的量，平衡向正反应方向移动，甲醇产率增大，故B正确；
C．充入He，使体系总压强增大，各物质的浓度不变，平衡不移动，故C错误
D．按原比例再充入CO₂和H₂，由等效平衡可知平衡正向移动，甲醇产率增大，故D正确；
故选：BD．
③CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始（mol?L^-1）     2              6               0          
反应（mol?L^-1）    1.5             3              1.5 
平衡（mol?L^-1）    0.5             3              1.5 
平衡常数K===0.33，故答案为：0.33；
④总反应式为2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O，正极反应式：3O₂+12H⁺+12e^-═6H₂O；总反应式减去正极反应式即为负极反应式，
所以负极反应式为：2CH₃OH+2H₂O-12e^-═12H⁺+2CO₂；故答案为：2CH₃OH+2H₂O-12e^-═12H⁺+2CO₂
（3）反应方程式为12NH₃+3O₂+4SO₂+4NO₂+6H₂O=4（NH₄）₂SO₄+4NH₄NO₃，
故答案为：12NH₃+3O₂+4SO₂+4NO₂+6H₂O=4（NH₄）₂SO₄+4NH₄NO₃；
（4）在一定物质的量浓度的硝酸铵溶液中滴加适量的NaOH溶液，使溶液的pH=7，溶液中含有的离子为：Na⁺、H⁺、NH₄⁺、NO₃^-、OH^-，电荷守恒为：c（Na⁺）+c（H⁺）+C（NH₄⁺）=c（NO₃^-）+c（OH^-），
所以：c（Na⁺）+c（H⁺）＜c（NO₃^-）+c（OH^-），故答案为：＜．
点评：本题是一道综合题，考查的知识点较多，难度中等，培养了学生分析问题解决问题的能力．