Question

(10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）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：

反应I： CO(g)＋2H₂(g)   CH₃OH(g) ΔH₁

反应II：CO₂(g)＋3H₂(g)   CH₃OH(g) + H₂O(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I在不同温度下的化学平衡常数（K）。

温度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

由表中数据判断ΔH₁        0（填“＞”、“＝”或“＜”）。     

③某温度下，将2molCO和6molH₂充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)＝0.2mol／L，则CO的转化率为           。

（2）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图所示的电池装置。

① 该电池正极的电极反应为                          。

②工作一段时间后，测得溶液的pH减小，该电池总反应的离子方程式为                                                    。

Answer

（1）① I  ② ＜ ③ 80%

（2）① O2 +2H2O +4e- = 4OH-  ② 2CH3OH +3O2 +4OH-= 2CO32- + 6H2O

【解析】（1）①根据反应式可知，反应I中反应物全部进入甲醇中，所以符合原子经济性原则。

②根据数据可知，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，因此正反应是放热反应。

③平衡时CO是0.2mol／L×2L＝0.4mol，则消耗CO是2mol－0.4mol＝1.6mol，所以CO的转化率是1.6÷2.0×100％＝80％。

（2）①原电池中正极是得到电子的，所以氧气在正极通入，则正极反应式为O2 +2H2O +4e- = 4OH- 。

②负极失去电子，即甲醇在负极通入，甲醇的氧化产物是碳酸钾，所以总反应式为2CH3OH +3O2 +4OH-= 2CO32- + 6H2O。