Question

【題目】甲醇是重要的工業(yè)原料。煤化工可以利用煤炭制取水煤氣從而合成甲醇：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。

已知①常壓下反應(yīng)的能量變化如圖所示。

②

化學(xué)鍵	H—H	H—O	O===O
鍵能kJ/mol	436	x	496

③CO(g)＋1/2O2(g)===CO2(g)ΔH＝－280 kJ/mol；

H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－284 kJ/mol

H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ/mol

請回答下列問題：

(1)請寫出表示氣態(tài)甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式_______________________。

(2)H—O鍵的鍵能x為________ kJ/mol。

(3)甲醇?xì)怏w分解為CO和H2兩種氣體的反應(yīng)的活化能為________ kJ/mol。

(4)在____(填“高溫”或“低溫”)情況下有利于CO和H2制備甲醇的反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。

(5)某興趣小組同學(xué)利用甲醇燃料電池探究電浮選法處理污水的一種方式：保持污水的pH在5.0～6.0之間，通過電解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3具有吸附性，可吸附污物而沉積下來，具有凈化水的作用。裝置如圖所示。

甲　　　　　　乙

①寫出甲池的A極電極反應(yīng)式：__________________________。

②若乙池實(shí)驗(yàn)時污水中離子濃度較小，導(dǎo)電能力較差，凈水效果不好，此時應(yīng)向污水中加入適量的________。

A．H2SO4 B．BaSO4 C．Na2SO4 D．NaOH E．CH3CH2OH

Answer 1

【答案】CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－757 kJ/mol462510低溫CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2OC

【解析】

(1)燃燒熱的熱化學(xué)方程式中，可燃物為1 mol，反應(yīng)生成穩(wěn)定的氧化物。根據(jù)蓋斯定律可得所求熱化學(xué)方程式。

(2)反應(yīng)熱＝反應(yīng)物總鍵能－生成物總鍵能，進(jìn)而計算x的值。

(3) 由圖象判斷，活化能為活化分子具有的能量。

(4)CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH＝－91 kJ/mol的ΔH＜0、ΔS＜0，ΔH－TΔS＜0反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，故在低溫下反應(yīng)具有自發(fā)性。

(5)①甲池的A極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，堿性環(huán)境下生成CO。

②H2SO4能夠與氫氧化鐵反應(yīng)；BaSO4不溶于水，不能增大導(dǎo)電能力；Na2SO4與氫氧化鐵不發(fā)生反應(yīng)，能夠增大導(dǎo)電能力；NaOH能夠與顯堿性，使得生成的氫氧化鐵膠體形成沉淀，；CH3CH2OH屬于非電解質(zhì)，不能增大導(dǎo)電能力，以此解答。

(1)燃燒熱的熱化學(xué)方程式中，可燃物為1mol，反應(yīng)生成穩(wěn)定的氧化物。由圖1可得熱化學(xué)方程式：①CO(g)+2H2(l)=CH3OH(g)△H=-91kJ/mol，又已知：②CO(g)+O2(g)═CO2(g)△H=-280kJ/mol，③H2(g)+O2(g)═H2O(l)△H=-284 kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律，③×2+②-①可得：CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-757kJ·mol-1，

故答案為：CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-757kJ·mol-1；

(2)已知：H2(g)+O2(g)═H2O(l)△H=-284 kJ/mol，H2O(l)═H2O(g)△H=+44kJ/mol，二者相加可得：H2(g)+O2(g)═H2O(g)△H=-240 kJ/mol，反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能，則436kJ/mol+×496kJ/mol-2×x kJ/mol=-240kJ/mol，解得x=462，

故答案為：462；

(3)根據(jù)圖像，甲醇?xì)怏w分解為CO和H2兩種氣體的反應(yīng)的活化能=91 kJ/mol +419 kJ/mol =510 kJ/mol，

故答案為：510；

(4)CO(g)+2H2(l)=CH3OH(g)△H=-91kJ/mol的△H＜0、△S＜0，△H-T△S＜0反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，故在低溫下反應(yīng)具有自發(fā)性，

故答案為：低溫；

(5)①甲池的A極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH3OH - 6e-+ 8OH-=CO32-+ 6H2O，故答案為：CH3OH - 6e-+ 8OH-=CO32-+ 6H2O；

②A．H2SO4能夠與氫氧化鐵反應(yīng)，錯誤；

B．BaSO4不溶于水，不能增大導(dǎo)電能力，錯誤；

C．Na2SO4與氫氧化鐵不發(fā)生反應(yīng)，能夠增大導(dǎo)電能力，正確；

D．NaOH能夠與顯堿性，使得生成的氫氧化鐵膠體形成沉淀，錯誤；

E．CH3CH2OH屬于非電解質(zhì)，不能增大導(dǎo)電能力，錯誤；

故選C。