Question

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）△H₁
反应Ⅱ：CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂
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△H₁______0 （填“＞”、“=”或“＜”）．
③某温度下，将2mol CO和6mol H₂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______，此时的温度为______（从上表中选择）．
（2）已知在常温常压下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566.0kJ/mol
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol
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：______
（3）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，该电池总反应的化学方程式为______．

Answer

（1）①原子经济性原则指的是原子利用率高的反应；
②对于放热反应，温度越高则平衡常数越小；
③根据化学方程式计算平衡转化率和化学平衡常数进而确定反应的温度；
（2）根据盖斯定律来计算化学反应的焓变，书写热化学方程式；
（3）极是氧气发生得电子的还原反应，总反应是燃料燃烧的反应．
【解析】
（1）①原子经济性原则指的是原子利用率高的反应，Ⅰ是化合反应，原子利用率高达100%，故答案为：Ⅰ；
②根据表中数据可以看出，温度越高则平衡常数越小，可以确定该反应是放热反应，故答案为：＜；
③设一氧化碳的变化量为x，则
                   CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）
初始浓度（mol/L）    1        3         0 
变化浓度（mol/L）   0.8      1.6        0.8
平衡浓度（mol/L）   0.2      2.4        0.8
则CO的转化率=×100%=80%，平衡常数K===2.041，所以该反应的温度为250℃，
故答案为：80%；250℃；
（2）甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的反应CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）和反应①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=-1275.6kJ/mol，②2CO （g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566.0kJ/mol，③H2O（g）=H2O（l）
△H=-44.0kJ/mol之间的关系为：①×-②×+2×③=-442.8 kJ∕mol，
故答案为：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8kJ∕mol；
（3）①在燃料电池中，正极是氧气发生得电子的还原反应，即O2+2H2O+4e-=4OH-，故答案为：O2+2H2O+4e-=4OH-；
 ②工作一段时间后，测得溶液的pH减小，说明氢氧根离子被消耗，在在燃料电池中，总反应是燃料燃烧的反应，
故答案为：2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O．