Question

甲醇既可用于基本有机原料，又可作为燃料用于替代矿物燃料。

（1）以下是工业上合成甲醇的两个反应：

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

由表中数据判断反应I为______热反应（填“吸”或“放”）。

③ 某温度下，将2 mol CO和6 mol H₂充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)＝ 0．2 mol／L，则CO的转化率为                  ，此时的温度为               （从表中选择）。

（2） 已知在常温常压下：

① 2CH₃OH（l）＋3O₂（g）＝2CO₂（g）＋4H₂O（g）  ΔH₁ kJ／mol

② 2CO（g）+ O₂（g）＝ 2CO₂（g）         ΔH₂ kJ／mol

③ H₂O（g）＝ H₂O（l）           ΔH₃ kJ／mol

则反应 CH₃OH（l）+ O₂（g）＝ CO（g）+ 2H₂O（l）     ΔH＝           kJ／mol

（3）现以甲醇燃料电池，采用电解法来处理酸性含铬废水(主要含有Cr₂O²‾₇)时，实验室利用下图装置模拟该法：

① N电极的电极反应式为                         。

② 请完成电解池中Cr₂O²‾₇转化为Cr³⁺的离子反应方程式：

Cr₂O₇ ²‾+      Fe²⁺ +   [   ]  ═=      Cr³⁺+    Fe³⁺+     H₂O

（4） 处理废水时，最后Cr³⁺以Cr(OH)₃形式除去，当c(Cr³⁺)=1×10‾⁵ mol•L^﹣1 时，Cr³⁺沉淀完全，此时溶液的pH=         。 (已知， K_sp[Cr(OH)₃]=6.4×10‾³¹，lg2=0.3)

Answer

(15分)

（1）① I；② 放；③ 80%；250℃；

（2）（ΔH1－ΔH2＋4ΔH3）/ 2；

（3）① O2＋4e‾＋4H+＝2H2O； ② Cr2O2‾7 +6Fe2++14H+═ 2Cr3++6Fe3++7H2O

（4）5．6

【解析】

试题分析：（1）①反应I中所用原材料原子均转化到最终产物中，原子利用率为100%最经济，反应Ⅰ符合“原子经济”，故答案为：Ⅰ；

②由表数据可知，温随温度升高平衡常数减小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，则逆向是吸热反应，故正向放热反应，故答案为：放；

③CO的起始浓度为=1mol/L、H2 的起始浓度为=3mol/L，平衡时c（CO）=0.2 mol/L，则△c（CO）=1mol/L-0.2mol/L=0.8mol/L，由方程式可知△c（H2 ）=2△c（CO）=1.6mol/L，故平衡时H2 的浓度为3mol/L-1.6mol/L=1.4mol/L，平衡时c（CH3OH）=△c（CO）=0.8mol/L，CO 的转化率=×100%=80%，平衡常数K==≈2.041，所以温度为250℃，故答案为：80%；250℃

（2）①2CH3OH（l）+3O2（g）═2CO2（g）+4H2O（g）△H1

②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H2

③H2O（g）═H2O（l）△H3

依据盖斯定律计算（①-②+4×③）×得到热化学方程式为：CH3OH（l）+O2（g）═CO（g）+2H2O（l）△H=（ΔH1－ΔH2＋4ΔH3）/ 2，故答案为：（ΔH1－ΔH2＋4ΔH3）/ 2；

（3）①氢离子由质子交换膜由M电极区移向N电极区，则M为负极、N为正极，负极上发生氧化反应，甲醇失去电子，生成二氧化碳与氢离子，电极反应式为：CH3OH+H2O+6e-═CO2↑+6H+，正极上发生还原反应，O2＋4e‾＋4H+＝2H2O故答案为：O2＋4e‾＋4H+＝2H2O；

②电解池溶液里Cr2O72-转化为Cr3+，左侧Fe电极为阳极，Fe失去电子生成Fe2+，酸性条件Fe2+将Cr2O72-还原为Cr3+，自身被氧化为Fe3+，同时生成水，反应离子方程式为：Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，故答案为：Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O；

（4）溶液中c（Cr3+）=l0-5mol/L时沉淀完全，Ksp[Cr（ OH）3]=c（Cr3+）×c3（OH-）=6.4×l0-31，则溶液中c（OH-）=4×l0-9，故溶液中c（H+）=mol/L=2.5×l0-6mol/L，则pH=-lgc（H+）=5.6，故答案为：5.6

考点：考查了化学平衡计算、化学平衡常数及应用、热化学方程式书写、电化学、溶度积有关计算等的相关知识。