Question

能源短缺是人類面臨的重大問題．甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景．
（1）工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇：
反應(yīng)Ⅰ：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁
反應(yīng)Ⅱ：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₂
①上述反應(yīng)符合“原子經(jīng)濟”原則的是

 

（填“Ⅰ”或“Ⅱ”），
②下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)Ⅱ在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)（K）
I．由表中數(shù)據(jù)判斷△H₂

 

0（填“＞”、“＜”或“=”）．
Ⅱ．若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是

 

（填序號）．
A．升高溫度      B．將CH₃OH（g）從體系中分離出來      C．使用合適的催化劑
D．充入He，使體系總壓強增大           E．按原比例再充入CO和H₂
Ⅲ．

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

某溫度下，將2mol CO和6mol H₂充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)，達到平衡后，測得c（CO）=0.2mol?L^-1，則CO的轉(zhuǎn)化率為

 

，此時的溫度為

 

（從上表中選擇）；
（2）某實驗小組依據(jù)甲醇燃燒的反應(yīng)原理，設(shè)計如右圖所示的原電池裝置．
①該電池工作時，OH^-向

 

極移動（填“正”或“負(fù)”），
②該電池正極的電極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

分析：（1）①“原子經(jīng)濟性”是指在化學(xué)品合成過程中，合成方法和工藝應(yīng)被設(shè)計成能把反應(yīng)過程中所用的所有原材料盡可能多的轉(zhuǎn)化到最終產(chǎn)物中；
②Ⅰ、反應(yīng)物總能量大于生成物總能量時，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
Ⅱ、措施可增加甲醇產(chǎn)率，即平衡正移，根據(jù)影響平衡的因素分析；
Ⅲ、根據(jù)一氧化碳的平衡濃度計算平衡時一氧化碳的物質(zhì)的量，再根據(jù)轉(zhuǎn)化率公式計算其轉(zhuǎn)化率，根據(jù)平衡濃度計算K，再判斷溫度；
（2）①原電池工作是陰離子向負(fù)極移動；
②負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，據(jù)此寫出電池反應(yīng)式．

解答：解：（1）①根據(jù)原子經(jīng)濟知，Ⅱ沒有副產(chǎn)物，符合原子經(jīng)濟理念，中有副產(chǎn)物，不符合原子經(jīng)濟理念，
故答案為：Ⅱ；   
②Ⅰ、根據(jù)圖象知，反應(yīng)物總能量大于生成物總能量，所以該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，則△H₁＜0，
故答案為：＜；
Ⅱ、A．升高溫度，平衡逆移，甲醇產(chǎn)率降低，故錯誤；
B．將CH₃OH（g）從體系中分離出來，平衡正移，甲醇產(chǎn)率增大，故正確；
C．使用合適的催化劑，平衡不移動，故錯誤；
D．充入He，使體系總壓強增大，平衡不移動，故錯誤；
E．按原比例再充入CO和H₂，增大了壓強平衡正移，甲醇產(chǎn)率增大，故正確；
故答案為：BE；
Ⅲ、按反應(yīng)II充分反應(yīng)達到平衡后，測得c（CO）=0.2mol/L，物質(zhì)的量為0.4mol；            
                CO （g）+2H₂ （g）?CH₃OH （g）
起始量（mol）     2        6           0
變化量（mol）     x        2x          x
平衡量（mol）    2-x      6-2x         x
平衡時一氧化碳的物質(zhì)的量：2-x=0.4mol，所以x=1.6mol
平衡時各物質(zhì)的濃度：c（CO）=0.2mol/L×2L=0.4mol，c（H₂）=

6-2×1.6

2

=1.4mol/L，c（CH₃OH）=

1.6

2

=0.8mol/L；
一氧化碳的轉(zhuǎn)化率=

(2-0.4)mol

2mol

=80%，K=

0.8mol/L

0.2mol/L×(1.4mol/L)2

=2.041，由表格可知溫度為250℃；
故答案為：80%；250℃；      
（2）①原電池工作是陰離子向負(fù)極移動，所以O(shè)H^-向負(fù)極移動，
故答案為：負(fù)；
②正極上氧氣得電子和水反應(yīng)生成氫氧根離子，所以其電極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-．

點評：本題考查了原電池原理、化學(xué)平衡移動等知識點，注意燃料電池中正負(fù)極上發(fā)生的電極反應(yīng)式，題目難度中等．