Question

(14分) 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。（1）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：

反应I：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)ΔH₁    反应II：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)   ΔH₂

① 上述反应符合“原子经济”原则的是             （填“Ⅰ”或“Ⅱ”），

② 下表所列数据是反应Ⅱ在不同温度下的化学平衡常数(K)的变化

温度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

I．由表中数据判断ΔH₂            0（填“＞”、“＜”或“＝”），

Ⅱ．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．将CH₃OH(g)从体系中分离   C．使用合适的催化剂   D．充入He，使体系总压强增大    E．按原比例再充入 CO和 H₂

Ⅲ．某温度下，将2 mol CO和6 mol H₂充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)=0.2 mol·L^-1，则CO的转化率为           ，此时的温度为             （从上表中选择）；

（2）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如上图所示的原电池装置。

① 该电池工作时，OH^－向_______极移动（填“正”或“负”），

② 该电池负极的电极反应为                                              。

Answer

考查绿色化学的思想、外界条件对平衡的影响以及电化学的应用等。

（1）①Ⅱ   ② I．＜   Ⅱ．BE   Ⅲ．80%     250℃ （2）①  负

②CH3OH +8OH－— 6e- = CO3 2- + 6H2O

【解析】(1)原子利用率达到100％的即符合绿色化学原则，所以反应Ⅱ符合“原子经济”原则；根据表中数据可判断，随着温度的升高，平衡常数逐渐减小，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，即△H＜0；升高温度平衡向逆反应方向移动，生成物的产率降低，A不正确。B相当于降低生成物浓度，平衡向逆反应方向移动，增大产率，正确。催化剂只影响反应速率，不影响平衡状态，C不正确。D只压强增大，但反应物的浓度并没有增大，平衡不移动，不正确。E相当于增大反应物的浓度平衡平衡向正反应方向移动，产率增大。

（2）原电池中负极失去电子，经导线传递到正极上，正极得到电子，所以溶液中的阳离子向正极移动，而阴离子向负极移动。根据燃料电池的装置图可判断通入氧气的电极是正极，甲醇在负极通入，由于电解质是氢氧化钾溶液显强碱性，所以甲醇的氧化产物是碳酸钾和水。