Question

（12分）工业上一般可采用如下反应来合成甲醇：

CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)  ΔH ＝－akJ·mol^－1

（1）上图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。

① a __0（填“＞” “＜” “＝”）。

② 下列说法正确的是_         _（填序号）。

a．1 molCO(g) 和2 mol H₂(g) 所具有的能量小于1 mol CH₃OH(g) 所具有的能量

b．将1 molCO(g) 和2 mol H₂(g) 置于一密闭容器中充分反应后放出a KJ的热量

c．升高温度，平衡向逆反应移动，上述热化学方程式中的a值将减小

d．如将一定量CO(g)  和H₂(g)置于某密闭容器中充分反应后放热a KJ，则此过程中有1 mol CO(g) 被还原

（2）在一定条件下，科学家利用从烟道气中分离出CO₂与太阳能电池电解水产生的H₂合成甲醇，其过程如下图所示：

① 该合成路线对于环境保护的价值在于_                                  _。

② 15%～20%的乙醇胺（HOCH₂CH₂NH₂）水溶液具有弱碱性，上述合成线路中用作CO₂

吸收剂。用离子方程式表示乙醇胺水溶液呈弱碱性的原因：

                                                                            。

（3）甲醇燃料电池的工作原理如下左图所示。该电池工作时，c口通入的物质发生的电极

反应式为：_                                                                 _。

（4）以上述电池做电源，用上右图所示装置，在实验室中模拟铝制品表面“钝化”处理的过程中，发现溶液逐渐变浑浊，原因是（用相关的电极反应式和离子方程式表示）：

_                                                                            。

 

Answer 1

（1）① >（2分）  ②d（2分）

（2）① 有利于防止温室效应（2分）

② HOCH₂CH₂NH₂ ＋ H₂OHOCH₂CH₂NH₃^＋＋ OH^－（2分）

（3） O₂+4e^－+4H⁺ = 2H₂O（2分）； 

（4） Al－3e^－=Al³⁺（1分）     Al³⁺+3HCO₃^－ = Al(OH)₃↓+3CO₂↑（2分）

    或Al－3e^－+3HCO₃^－ = Al(OH)₃↓+3CO₂↑（2分）

解析:考查外界条件对平衡的影响以及电化学的应用等。

（1）根据图像可知，温度为T2的曲线先达到平衡状态，所以T2大于T1。随着温度的升高，反应物的转化率是降低的，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，所以正反应是放热反应，a大于0；反应放热，说明反应物的总能量大于生成物的总能量，a不正确。反应是可逆反应，1 mol CO(g)和2mol H₂(g)不可能生成1mol甲醇，所以放出的热量要小于akJ，b不正确。反应热与物质前面的化学计量数有关，与平衡的移动方向无关，c不正确。所以选项d是正确的。

（2）根据转化可知生成的CO₂用来合成甲醇，所以有利于可知温室效应；根据乙酸胺的结构简式可知，分子中的氨基可以结合水电离出的氢离子，从而破坏水的电离平衡，使溶液中OH^－浓度大于氢离子浓度，溶液显碱性。

（3）原电池中负极是失去电子的，甲醇在反应中是还原剂失去电子被氧化，因此甲醇在负极通入。根据燃料电池的结构可判断氢离子向右侧移动，所以右侧是正极，左侧电极是负极。因此氧气在右侧通入，所以c处的电极反应式为O₂+4e^－+4H⁺ = 2H₂O。

（4）根据电解池的结构可知，铝是阳极，失去电子生成铝离子进入溶液中。由于电解质是碳酸氢钠溶液，所以生成的铝离子和碳酸氢钠水解相互促进，从而生成氢氧化铝沉淀。