Question

(14分)I．CH₄和CO₂可以制造价值更高的化学产品。已知：

CH₄(g)+2O₂(g) =CO₂(g)+2H₂O(g)    △H₁=a kJ／mol

CO(g)+H₂O(g) =CO₂(g)+H₂(g)       △H₂=b kJ／mol

2CO(g)+O₂(g) =2CO₂(g)            △H₃=c kJ／mol

（1）求反应CH₄(g)+CO₂(g) =2CO(g)+2H₂(g)  △H=     kJ／mol(用含a、b、c的代数式表示)。

（2）一定条件下，等物质的量的(1)中反应生成的气体可合成二甲醚(CH₃OCH₃)，同时还产生了一种可参与大气循环的无机化合物，该反应的化学方程式为         。

（3）用Cu₂Al₂O₄做催化剂，一定条件下发生反应：CO₂(g)+CH₄(g) =CH₃COOH(g)，温度与催化剂的催化效率和乙酸的生成速率的关系如图，回答下列问题：

①250～300℃时，乙酸的生成速率降低的原因是             。

②300～400℃时，乙酸的生成速率升高的原因是            。

Ⅱ．钠硫电池以熔融金属Na、熔融S和多硫化钠(Na₂S_X)分别作为两个电极的反应物，多孔固体Al₂O₃陶瓷(可传导Na⁺)为电解质，其反应原理如下图所示：

Na₂S_X 2Na+xS (3<x<5)

   

（4）根据上表数据，判断该电池工作的适宜温度应为     (填字母序号)。

A．100℃以下      B．100℃～300℃

C．300℃～350℃   D．350℃～2050℃

（5）关于钠硫电池，下列说法正确的是     (填字母序号)。

A．放电时，电极A为负极          

B．放电时，Na⁺的移动方向为从B到A

C．充电时，电极A应连接电源的正极

D．充电时电极B的电极反应式为S_X^2--2e^-=xS

（6）25℃时，若用钠硫电池作为电源电解500mL 0．2mol／L NaCl溶液，当溶液的pH变为l3时，电路中通过的电子的物质的量为    mol，两极的反应物的质量差为     g。(假设电解前两极的反应物的质量相等)

Answer

（14分）

Ⅰ（1）a +2b –2c （2分）

（2）3CO + 3H2 =CH3OCH3 + CO2 （2分，写可逆符号不扣分，条件不采分）

（3）①催化剂的催化效率降低，化学反应速率降低 （1分） ②温度升高，化学反应速率加快（1分）

Ⅱ（4）C （2分） （5）AD （2分） （6）0.05 （2分） 2.3（2分）

【解析】

试题分析：I．（1）CH4(g)+2O2(g) =CO2(g)+2H2O(g) △H1=a kJ／mol …①

CO(g)+H2O(g) =CO2(g)+H2(g) △H2=b kJ／mol …②

2CO(g)+O2(g) =2CO2(g) △H3=c kJ／mol …③

将①+②×2—③×2得：CH4(g)+CO2(g) =2CO(g)+2H2(g) △H= （a +2b –2c） kJ／mol

（2）等物质的量的CO和H2可合成二甲醚(CH3OCH3)，同时生成了CO2，该反应的化学方程式为3CO + 3H2 =CH3OCH3 + CO2。

（3） ①250～300℃时，乙酸的生成速率降低的原因是催化剂的催化效率降低，使得化学反应速率降低；

②300～400℃时，乙酸的生成速率升高的原因是温度升高，化学反应速率加快。

Ⅱ．（4）根据上表数据，温度不能超过444.6℃，超过后，硫会变成蒸气，发生危险，也不能低于115℃，因此选C；

（5）放电时，钠被氧化，故电极A为负极，A正确；放电时，Na+的移动方向为从A到B，B错误；充电时，电极A应连接电源的负极，C错误；充电时电极B为电解池的阳极，发生氧化反应，电极反应式为SX2--2e-=xS，D正确；

（6）电解NaCl溶液的反应方程式为2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2↑ + Cl2↑，当溶液的pH变为l3时，生成的氢氧化钠为0.1mol/L，n(NaOH)= 0.1mol/L×0.5L=0.05mol，电路中通过的电子的物质的量为0.05mol ×1=0.05mol，阳极是钠被氧化而转移到阴极区生成Na2SX，转移的钠的质量=23g/mol×0.05mol=1.15g，两极的反应物的质量差为1.15g ×2=2.3g。

考点：考查了热化学方程式和电化学等相关知识。