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）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)。

【解析】

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。

考点：考查了盖斯定律、电化学和化学平衡知识。