Question

甲醇燃料分为甲醇汽油和甲醇柴油。工业上合成甲醇的方法很多。

（1）一定条件下发生反应：

CO₂(g) +3H₂(g) ＝CH₃OH(g)+H₂O(g)  △H₁

2CO (g) +O₂(g) ＝2CO₂(g)   △H₂

2H₂(g)+O₂(g) ＝2H₂O(g)    △H₃

则　CO(g) + 2H₂(g) CH₃OH(g)　的△H＝                。

（2）在容积为2L的密闭容器中进行反应：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g) ，其他条件不变，在300℃和500℃时，物质的量n(CH₃OH) 与反应时间t的变化曲线如图所示。该反应的△H     0 （填>、<或=）。

（3）若要提高甲醇的产率，可采取的措施有____________（填字母）。

A．缩小容器体积

B．降低温度

C．升高温度

D．使用合适的催化剂

E．将甲醇从混合体系中分离出来

（4）CH₄和H₂O在催化剂表面发生反应CH₄+H₂OCO+3H₂，T℃时，向1 L密闭容器中投入1 mol CH₄和1 mol H₂O(g)，5小时后测得反应体系达到平衡状态，此时CH₄的转化率为50% ，计算该温度下的平衡常数      （结果保留小数点后两位数字）。

（5）以甲醇为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢为燃料的 传统燃料电池，目前得到广泛的研究，如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。回答下列问题：

①B极的电极反应式为                      。

②若用该燃料电池做电源，用石墨做电极电解硫酸铜溶液，当电路中转移1mole^- 时，实际上消耗的甲醇的质量比理论上大，可能原因是                      。

（6）25℃时，草酸钙的Ksp=4.0×10^-8,碳酸钙的Ksp=2.5×10^-9。向20ml碳酸钙的饱和溶液中逐滴加入8.0×10^-4 mol·L^-1的草酸钾溶液20ml，能否产生沉淀       （填“能”或“否”）。

Answer

（1）△H1+△H2 －△H3 （2）＜ （3）ABE （4）6.75

（5）①CH3OH + 3O2- -6e-= CO2+ 2H2O；②甲醇不完全被氧化，生成C或CO 或 电池能量转化率达不到100% 其它合理答案都可以 （6）否

【解析】

试题分析：（1）根据盖斯定律计算：总反应为①+②－③，总反应的△H同样变化。

（2）从300℃到500℃，n(CH3OH)减小，说明升温化学平衡逆向移动，反应的△H＜0。

（3）反应是气体体积减小的放热反应，提高甲醇的产率，可采取的措施加压缩小容器体积；降低温度；将甲醇从混合体系中分离出来等方法使反应平衡正向移动。

（4）反应的平衡常数按三步法计算(1L容器中物质的物质的量就是它的浓度)：

CH4 + H2OCO + 3H2

始： 1 1 0 0

变：0.5 0.5 0.5 1.5

平：0.5 0.5 0.5 1.5

K===6.75。

（5）①B极是CH3OH进入的负极，与电解质过来的O2-反应，失去电子生成CO2和H2O。②实际上消耗的甲醇的质量比理论上大的原因分析：从反应限度来看，甲醇没有参加全部反应；从转化程度来看，甲醇将碳元素可以变化为0、+2、+4价，其中生成单质碳和CO时转移的电子少；从能量转化来看，化学能除了变为电能，还产生了热能。

（6）碳酸钙的饱和溶液中c(Ca2+)=c(CO32-)= mol·L-1=5×10-5 mol·L-1，稀释1倍减半；若溶液加入草酸钾不反应，最大c(C2O42-)=4.0×10-4 mol·L-1，这时c(Ca2+)·c(C2O42-)=4.0×10-4×2.5×10-5=1.0×10-8＜4.0×10-8，不会有沉淀。

考点：化学反应原理综合。化学反应热、反应的转化特征及平衡常数计算、难溶物沉淀可能性的计算。