Question

（14分）能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。

（1）工业上合成甲醇的反应原理为：CO(g) ＋ 2H₂(g)    CH₃OH(g)  ΔH，

下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）。

 

①根据表中数据可判断ΔH       0 （填“＞”、“＝”或“＜”）。     

②在300℃时，将2 mol CO、3 mol H₂和2 mol CH₃OH充入容积为1L的密闭容器中，此时反应将         。

A．向正方向移动   B．向逆方向移动   C．处于平衡状态   D．无法判断

（2）已知在常温常压下：

①2CH₃OH(l) ＋ 3O₂(g) ＝ 2CO₂(g) ＋ 4H₂O(l)   ΔH ＝ －1451.6 kJ·mol^-1

②2CO (g)+ O₂(g) ＝ 2CO₂(g)   ΔH ＝ －566.0 kJ·mol^-1

写出该条件下甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：     。

（3）以甲醇、氧气为原料，KOH溶液作为电解质构成燃料电池总反应为：2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+6H₂O，则负极的电极反应式为         ，随着反应的不断进行溶液的pH       (填“增大”“减小”或“不变”)。

（4）如果以该燃料电池为电源，石墨作两极电解饱和食盐水，则该电解过程中阳极的电极反应式为         ；如果电解一段时间后NaCl溶液的体积为1L，溶液的pH为12（25℃下测定），则理论上消耗氧气的体积为        mL（标况下）。

Answer

（1）①＜    ②A

（2）CH3OH(l)+ O2(g) ＝ CO(g) + 2H2O(l) ΔH＝﹣442.8 kJ·mol-1   

（3）CH3OH+ 8OH—-6e—= CO32—+6H2O           减小        

（4）2Cl—-2e—=Cl2↑    56

【解析】CO(g) ＋ 2H2(g)    CH3OH(g)  ，温度升高平衡常数变小，向逆向进行，ΔH＜0. 以甲醇、氧气为原料，还原剂为正极，氧化剂为负极。（+）O2+2 H2O+4e-=4OH-   (--)CH3OH+ 8OH—-6e—= CO32—+6H2O  随着反应的不断进行溶液的pH减小。石墨作两极电解饱和食盐水阳极产生氯气，阴极产生氢气。