Question

目前工业上有一种用CO₂来生产燃料甲醇的方法，可以将CO₂变废为宝。
（1）已知在常温常压下：
①2CH₃OH(l)+3O₂(g)= 2CO₂(g)+4H₂O(g)           △H= ^_1275.6 kJ·mol^-1
②2CO(g)+ O₂(g)= 2CO₂(g)                     △H= ^_556.0 kJ·mol^-1
③H₂O(l) = H₂O(g)                             △H="+" 44.0 kJ·mol^-1
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                         。
（2）某同学利用甲醇燃料电池为电源，设计了一种电解法制取Fe(OH)₂的实验装置（如图），通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色。则电源中a极为  极（填“正”或“负”），其电极反应式为                        。装置上端A极电极材料是    （填化学式），B电极上的电极反应式为                  。

（3）将不同量的CO(g)和H₂O(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应：CO(g) +H₂O(g) CO₂(g) + H₂(g)，得到如下三组数据：

实验组	温度/℃	起始量/mol		平衡量/mol	达到平衡所需时间/min
		H2O	CO	CO2
1	650	2	4	1.6	5
2	900	1	2	0.4	3
3	900	1	2	0.4	1

 
①该反应的正反应为        （填“吸”或“放”）热反应。
②实验1中，以v(H₂)表示的平均反应速率为              。
③900℃时，按CO(g)、H₂O(g)、CO₂(g) 和H₂(g)的物质的量分别是0.8mol、1.0mol、0.6 mol和0.8 mol分别加入该容器，则此时反应的v(正)   v(逆)（填“＞”“＜”或“＝”中之一）。
④实验3跟实验2相比，改变的条件可能是                 。

Answer 1

（1）CH₃OH(l)+ O₂(g)=" CO" (g)+2H₂O(l) △H= ^_447.8 kJ·mol^-1(2分)；
（2）正(1分)，O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-(2分)，Fe(1分)，2H⁺+2 e^-=H₂（或2H₂O+2e^-=H₂+2OH^-）(2分)；
（3）① 放(2分)②0.16mol/(L·min) (2分)③＜(2分)④使用了催化剂；加大了压强  (任答一种，2分)。

试题分析：
（1）根据题给的热化学方程式，可将（①-②）/2+③可得出：CH₃OH(l)+ O₂(g)=" CO" (g)+2H₂O(l) △H= ^_447.8 kJ·mol^-1；
（2）根据装置图和生成的氢氧化亚铁较长时间不变色可知，AB两端中一端生成的亚铁离子而不能生成氯气（氯气具有强氧化性），另一端生成氢气，故A端为阳极，电极材料为铁，放电生成亚铁离子；B端为阴极，电极材料为铁，电极反应式为：2H⁺+2 e^-=H₂（或2H₂O+2e^-=H₂+2OH^-）；甲醇燃料电池中，a端为正极，发生的电极反应为：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
（3）分析1、2两组实验数据，1组中k=2.67，2组中k=0.17，故此随温度的升高k值减小，说明反应正向放热；1组中达到平衡时，c（H₂）=0.8mol/L，反应时间为5min，故反应速率为：v(H₂)=0.16mol/(L·min)；若在900℃时，按CO(g)、H₂O(g)、CO₂(g) 和H₂(g)的物质的量分别是0.8mol、1.0mol、0.6 mol和0.8 mol分别加入该容器，则Qc=0.6，大于此温度下的k值，此时反应向逆向移动，故v(正)＜v(逆) ；再对比2、3组实验数据，可知反应没有发生移动，只是反应速率加快，故此可能是使用了催化剂或加大了压强。