Question

甲醇燃料分为甲醇汽油和甲醇柴油。工业上合成甲醇的方法很多。

（1）一定条件下发生反应：

CO2(g) +3H2(g) ＝CH3OH(g)+H2O(g)? △H1

2CO (g) +O2(g) ＝2CO2(g)?? △H2

2H2(g)+O2(g) ＝2H2O(g)??? △H3

则　CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)　的△H＝??????????????? 。

（2）在容积为2L的密闭容器中进行反应：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ，其他条件不变，在300℃和500℃时，物质的量n(CH3OH) 与反应时间t的变化曲线如图所示。该反应的△H???? 0 （填>、<或=）。

（3）若要提高甲醇的产率，可采取的措施有____________（填字母）。

A．缩小容器体积

B．降低温度

C．升高温度

D．使用合适的催化剂

E．将甲醇从混合体系中分离出来

（4）CH4和H2O在催化剂表面发生反应CH4+H2OCO+3H2，T℃时，向1 L密闭容器中投入1 mol CH4和1 mol H2O(g)，5小时后测得反应体系达到平衡状态，此时CH4的转化率为50% ，计算该温度下的平衡常数????? （结果保留小数点后两位数字）。

（5）以甲醇为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢为燃料的 传统燃料电池，目前得到广泛的研究，如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。回答下列问题：

①B极的电极反应式为????????????????????? 。

②若用该燃料电池做电源，用石墨做电极电解硫酸铜溶液，当电路中转移1mole- 时，实际上消耗的甲醇的质量比理论上大，可能原因是????????????????????? 。

（6）25℃时，草酸钙的Ksp=4.0×10-8,碳酸钙的Ksp=2.5×10-9。向20ml碳酸钙的饱和溶液中逐滴加入8.0×10-4 mol·L-1的草酸钾溶液20ml，能否产生沉淀?????? （填“能”或“否”）。

 

 

Answer 1

【答案】

（1）△H1+△H2 －△H3? （2）＜? （3）ABE? （4）6.75?

（5）①CH3OH + 3O2- -6e-= CO2+ 2H2O；②甲醇不完全被氧化，生成C或CO? 或 电池能量转化率达不到100%? 其它合理答案都可以?? （6）否

【解析】

试题分析：（1）根据盖斯定律计算：总反应为①+②－③，总反应的△H同样变化。

（2）从300℃到500℃，n(CH3OH)减小，说明升温化学平衡逆向移动，反应的△H＜0。

（3）反应是气体体积减小的放热反应，提高甲醇的产率，可采取的措施加压缩小容器体积；降低温度；将甲醇从混合体系中分离出来等方法使反应平衡正向移动。

（4）反应的平衡常数按三步法计算(1L容器中物质的物质的量就是它的浓度)：

CH4 + H2OCO + 3H2

始： 1??? 1???????? 0??? 0

变：0.5?? 0.5?????? 0.5? 1.5

平：0.5?? 0.5?????? 0.5? 1.5

K===6.75。

（5）①B极是CH3OH进入的负极，与电解质过来的O2-反应，失去电子生成CO2和H2O。②实际上消耗的甲醇的质量比理论上大的原因分析：从反应限度来看，甲醇没有参加全部反应；从转化程度来看，甲醇将碳元素可以变化为0、+2、+4价，其中生成单质碳和CO时转移的电子少；从能量转化来看，化学能除了变为电能，还产生了热能。

（6）碳酸钙的饱和溶液中c(Ca2+)=c(CO32-)= mol·L-1=5×10-5 mol·L-1，稀释1倍减半；若溶液加入草酸钾不反应，最大c(C2O42-)=4.0×10-4 mol·L-1，这时c(Ca2+)·c(C2O42-)=4.0×10-4×2.5×10-5=1.0×10-8＜4.0×10-8，不会有沉淀。

考点：化学反应原理综合。化学反应热、反应的转化特征及平衡常数计算、难溶物沉淀可能性的计算。