Question

以甲醇为替代燃料是解决我国石油资源短缺的重要措施。

（1）CO、CO₂可用于甲醇的合成，其相关反应的热化学方程式如下：

CO(g)+2H₂(g)=CH₃OH(g)                △H=" -102.5" kJ·mol^－1 

CO(g)+H₂O(g) = CO₂(g)+H₂(g)            △H ="-42.9" kJ·mol^－1  

则反应CO₂(g)+3H₂(g)=CH₃OH(g)+H₂O(g)  △H =   kJ·mol^－1    

反应CO(g)+H₂O(g) = CO₂(g)+H₂(g)的平衡常数K的表达式为   。

（2）用CO₂合成甲醇时可选用亚铬酸锌（ZnCr₂O₄）或CuCl为催化剂。

①工业制备亚铬酸锌是用CO还原ZnCrO₄·H₂O，同时生成ZnO。该反应的化学方程式是   。以亚铬酸锌为催化剂时，工业上的适宜温度是：350℃~420℃，可能的原因是   。

② CuCl是不溶于水的白色固体，制备时向CuCl₂溶液中加入过量铜粉，发生反应CuCl₂+Cu=2CuC1。在实验过程中应先加入浓盐酸，发生反应CuCl + HClH[CuCl₂]。反应结束后将溶液倒入蒸馏水中有CuCl生成。实验过程中加入浓盐酸的目的是   。当c(Cl^-)=2×10^-3 mol·L^—1时, c(Cu^+-)=    mol·L^—1。已知：Ksp(CuCl)=1.7×10^-7。

（3）直接甲醇燃料电池结构如图所示，则负极反应是   。

 

Answer 1

【答案】

（14分）每空2分

（1）- 59.6     

（2）①2ZnCrO₄·H₂O+3CO="ZnO+" ZnCr₂O₄+3CO₂+2H₂O 

此时催化剂亚铬酸锌的活性最大(或温度升高，反应速率增大)

②促使平衡正向移动，防止CuCl固体覆盖在Cu表面，影响反应的进行  8.5×10^-5

（3）CH₃OH+H₂O-6e^－=CO₂+6H⁺

【解析】

试题分析：（1）通过热化学方程式的叠加，CO₂(g)+3H₂(g)=CH₃OH(g)+H₂O(g) △H= - 59.6。

化学平衡常数等于生成物浓度的幂之积除以反应物难度的幂之积，。

（2）①根据题中的反应物、生成物，反应的方程式为2ZnCrO₄·H₂O+3CO="ZnO+" ZnCr₂O₄+3CO₂+2H₂O。

温度对化学反应的速率影响较大且催化剂需要适当的温度活性才大，故工业上的适宜温度是：350℃~420℃，可能的原因是此时催化剂亚铬酸锌的活性最大(或温度升高，反应速率增大)。

②应为加入浓盐酸会发生CuCl + HClH[CuCl₂]，故实验过程中加入浓盐酸的目的是，促使平衡正向移动，防止CuCl固体覆盖在Cu表面，影响反应的进行。

Ksp(CuCl)= c(Cl^-) ×c(Cu^+-)=1.7×10^-7，c(Cl^-)=2×10^-3 mol·L^—1，故c(Cu^+-)8.5×10^-5 mol·L^—1。

（3）甲醇燃料电池中，甲醇是负极，失去电子，化合价所给，电极式为CH₃OH+H₂O-6e^－=CO₂+6H⁺。

考点：反应热的计算 平衡常数的计算 化学方程式的书写 燃料电池 溶度积 电极式的书写

点评：本题考查反应热的计算、平衡常数的计算、化学方程式的书写、燃料电池、溶度积、电极式的书写等知识，题目难度较大，注意题中信息的利用。