Question

【題目】甲醇是應(yīng)用廣泛的化工原料和前景樂觀的無色液體燃料。請按要求回答下列問題。

(1)已知25℃、101 kpa時(shí)一些物質(zhì)的燃燒熱如下表：

物質(zhì)	CH3OH(l)	CO(g)	H2(g)
燃燒熱/(kJ/mol)	726.8	283.0	285.8

寫出由CO和H2反應(yīng)生成CH3OH(l)的熱化學(xué)方程式： _________________________。

(2)一定溫度下，在容積為2L的恒容密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)：CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)，其相關(guān)數(shù)據(jù)如圖所示。

①從反應(yīng)開始至5min時(shí)，用CH3OH表示的反應(yīng)平均速度為____________。

②圖中反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，K=_______(mol/L)-2；CO的平衡轉(zhuǎn)化率為________________。

(3)人們利用甲醇制得能量轉(zhuǎn)化率高、對環(huán)境無污染的燃料電池，其工作原理如圖所示，該裝置工作時(shí)，a極反應(yīng)式為____________________。

若用該電池及惰性電極電解2L飽和和食鹽水產(chǎn)生224mL(標(biāo)準(zhǔn)誤差2)Cl2時(shí)(假設(shè)全部句逸出并收集，忽略溶液體積的變化)，常溫下所得溶液的pH為________。

(4)甲醇在一定條件下可轉(zhuǎn)化為甲酸。常溫下，向0.1mol/L HCOOH溶液中滴加0.1mol/LNaOH溶液至pH=7[已知，K(HCOOH)=1.8×10-4]。此時(shí)混合游學(xué)中兩溶質(zhì)的物質(zhì)的量之比n(HCOOH)：n(HCOONa)____________。

Answer 1

【答案】CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l) △H=-127.7kJ/mol 0.02mol/(Lmin) 9.375或 60% CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+ 12 1：1800

【解析】

(1)先寫出三個(gè)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式，然后根據(jù)蓋斯定律，將它們疊加，就可得到所需反應(yīng)的熱化學(xué)方程式；

(2)①根據(jù)V=計(jì)算化學(xué)反應(yīng)速率；

②根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)K=，根據(jù)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率等于轉(zhuǎn)化率與投入量的比值計(jì)算；

(3)通入甲醇的電極為負(fù)極，失去電子，結(jié)合電解質(zhì)溶液呈酸性書寫電極反應(yīng)式；先寫出電解方程式，然后根據(jù)NaOH、Cl2的物質(zhì)的量關(guān)系，結(jié)合溶液的體積計(jì)算pH；

(4)NaOH與HCOOH發(fā)生中和反應(yīng)產(chǎn)生HCOONa和水，根據(jù)溶液的pH及HCOOH的電離平衡常數(shù)計(jì)算溶液中n(HCOOH)：n(HCOONa)。

(1) ①CO(g)+O2(g)=CO2(g) △H=-283.0kJ/mol；

②H2(g)+O2(g)=H2O(l) △H=-285.8kJ/mol；

③CH3OH(l)+O2(g)= CO2(g)+2H2O(l) △H=-726.8kJ/mol；

①+2×②-③，整理可得：CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l) △H=-127.7kJ/mol；

(2)①V==0.02mol/(Lmin)；

②CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)

根據(jù)化學(xué)方程式可得其化學(xué)平衡常數(shù)K===9.375；

CO的平衡轉(zhuǎn)化率=60%；

(3)a電極通入甲醇，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，由于是酸性環(huán)境，所以CH3OH失去電子變?yōu)?/span>CO2氣體，電極反應(yīng)式為CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+；用惰性電極電解NaCl飽和溶液的方程式為：2NaCl+H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，n(NaOH)=2n(Cl2)=2×=0.02mol，c(NaOH)==0.01mol/L，c(H+)==10-12mol/L，所以溶液的pH=12；

(4)HCOOH是一元弱酸，在溶液中存在電離平衡：HCOOHHCOO-+H+，該反應(yīng)的電離平衡常數(shù)K==1.8×10-4，=1.8×103，所以可得= 。