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：

①2CH₃OH（l）＋3O₂（g）＝2CO₂（g）＋4H₂O（g）    ΔH₁ kJ/mol

②2CO（g）+O₂（g）＝2CO₂（g）     ΔH₂ kJ/mol

③H₂O（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Cr₂O₇²‾)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Cr₂O₇²‾转化为Cr³⁺的离子反应方程式：

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

（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

（1）①I（1分）②放③80%250℃

（2）（ΔH1－ΔH2＋4ΔH3）/2

（3）①O2＋4e‾＋4H+＝2H2O②1Cr2O2‾7+6Fe2++14[H+]═2Cr3++6Fe3++7[H2O]

（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”；

②根据表格提供的信息，温度升高，K值减小，说明平衡向逆反应方向移动，所以反应I为放热反应。

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，物质的量为0.4mol，则CO的转化率为(2-0.4)mol÷2mol×100%=80%，K=0.8÷（0.2×1.4×1.4）=2.041，此时的温度为250℃。

（2）已知：①2CH3OH（l）＋3O2（g）＝2CO2（g）＋4H2O（g）ΔH1 kJ/mol，

②2CO（g）+O2（g）＝2CO2（g）ΔH2 kJ/mol，

③H2O（g）＝H2O（l）ΔH3 kJ/mol，根据盖斯定律，（①﹣②+4×③）÷3可得

CH3OH（l）+O2（g）＝CO（g）+2H2O（l）ΔH=(ΔH1－ΔH2＋4ΔH3)/2kJ/mol。

（3）①氢离子通过质子交换膜由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，负极电极反应式为CH3OH﹣6e－+ H2O = 6H++ CO2↑，正极发生还原反应，氧气获得电子，与通过质子交换膜的氢离子结合为水，正极电极反应式为O2＋4e‾＋4H+＝2H2O。

②电解池溶液里Cr2O72-转化为Cr3+，化合价降低共6价，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+，化合价升高共1价，化合价升降最小公倍数为6，则Cr2O72﹣的系数为1，Fe2+的系数为6，反应离子方程式为Cr2O2‾7 +6 Fe2++14H+═ 2 Cr3++6 Fe3++7H2O。

（4）Ksp=c（Cr3+）×c3（OH﹣）=6.4×10‾31，c（Cr3+）=1×10‾5mol•L﹣1 时，溶液中c（OH﹣）=4×10‾9mol•L﹣1，则c（H+）=10-14÷（4×10-9）mol/L=2.5×10‾6mol•L﹣1，则pH=﹣lg2.5×10‾6=5.6。

【考点定位】考查反应热的计算、电解原理、氧化还原反应配平，溶度积有关计算等知识。

【名师点睛】本题考查反应热的计算、电解原理、氧化还原反应配平，溶度积有关计算等知识。注意跟进质子移动方向判断电极。①“原子经济”是指在化学品合成过程中，所用的所有原材料尽可能多的转化到最终产物中，原子利用率为100%最经济；②温度升高，K值减小，说明平衡向逆反应方向移动，该反应的正反应为放热反应，可根据平衡常数判断反应温度；③根据盖斯定律解答；④氢离子通过质子交换膜由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，正极发生还原反应，氧气获得电子，与通过质子交换膜的氢离子结合为水。