Question

（2012?丹東模擬）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)和應用前景．因此甲醇被稱為21世紀的新型燃料．
（1）已知在常溫常壓下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=^_1275.6kJ?mol^-1
②H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44.0kJ．mol^-1
寫出表示甲醇燃燒熱的熱化學方程式：

CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.8kJ/mol

．
（2）工業(yè)上一般采用下列兩種反應合成甲醇：
反應A：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁
反應B：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₂
取五份等體積CO₂和H₂的混合氣體（物質的量之比均為1：3），分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中，發(fā)生上述反應，反應相同時間后，測得甲醇的體積分數φ（CH₃OH） 與反應溫度T的關系曲線如圖所示，則上述CO₂轉化為甲醇的反應的△H₁

＜

0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②對于反應A，若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產率的是

BD

．
A．升高溫度                              B．增加CO₂的量
C．充入He，使體系總壓強增大             D．按原比例再充入CO₂和H₂
③某溫度下，將4mol CO和12mol H₂，充入2L的密閉容器中，充分反應，達到平衡后，測得c（CO）=0.5mol?L^-1，則該溫度下該反應的平衡常數為

0.33

．
④．某種甲醇-空氣燃料電池是采用鉑作為電極，稀硫酸作電解質溶液．其工作時負極的電極反應式可表示為

CH₃OH-6e^-+H₂O=6H⁺+CO₂↑

（3）對燃煤煙氣中的SO₂、NO₂設物質的量之比為1：1，與一定量的氨氣、空氣反應，生成硫酸銨和硝酸銨的混合物作為副產品化肥，則該反應的化學方程式為

12NH₃+3O₂+4SO₂+4NO₂+6H₂O=4（NH₄）₂SO₄+4NH₄NO₃

．
（4）在一定物質的量濃度的硝酸銨溶液中滴加適量的NaOH溶液，使溶液的pH=7，則溶液中c（Na⁺）+c（H⁺）

＜

 c（NO₃^-）+c（OH^-）（填寫“＞”“=”或“＜”）

Answer 1

分析：（1）根據蓋斯定律以及燃燒熱的定義來解答；
（2）①據圖象可知隨著溫度的升高，甲醇的含量逐漸增大，但當達到一定溫度時反而降低，說明溫度升高平衡向逆反應方向移動；
②增加甲醇產率，應使平衡向正反應方向移動，根據外界條件對化學平衡的影響；
③利用平衡三部曲求出平衡時各物質的物質的量濃度以及利用平衡常數的表達式來解答；
④根據總反應式減去正極反應式即為負極反應式，負極失去電子來解答；
（3）根據所給反應物和生成物以及氧化還原反應配平書寫化學反應方程式．
（4）根據溶液中的電荷守恒來解答；

解答：解：（1）2CH₃OH（I）十3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=^_1275.6kJ?mol^-1 ①
                H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol                   ②
①-②×4得：2CH₃OH（I）十3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=^_1451.6kJ?mol^-1
在25攝氏度，101 kPa時，1 mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的化合物時所放出的熱量，叫做該物質的燃燒熱．
所以表示甲醇燃燒熱的熱化學方程式：CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.8kJ/mol，
故答案為：CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.8kJ/mol；
（2）①由圖可知最高點反應到達平衡，達平衡后，溫度越高，φ（CH₃OH）越小，平衡向逆反應進行，升高溫度平衡吸熱方向進行，逆反應為吸熱反應，則正反應為放熱反應，即△H₁＜0，故答案為：＜；
②A．由①可知，該反應放熱，升溫，平衡向逆反應方向移動，甲醇產率減小，故A錯誤；
B．增加CO₂的量，平衡向正反應方向移動，甲醇產率增大，故B正確；
C．充入He，使體系總壓強增大，各物質的濃度不變，平衡不移動，故C錯誤
D．按原比例再充入CO₂和H₂，由等效平衡可知平衡正向移動，甲醇產率增大，故D正確；
故選：BD．
③CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始（mol?L^-1）     2              6               0          
反應（mol?L^-1）    1.5             3              1.5 
平衡（mol?L^-1）    0.5             3              1.5 
平衡常數K=

C(CH3OH)

C(CO)C2(H2)

=

1.5

0.5 ×3 2

=0.33，故答案為：0.33；
④總反應式為2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O，正極反應式：3O₂+12H⁺+12e^-═6H₂O；總反應式減去正極反應式即為負極反應式，
所以負極反應式為：2CH₃OH+2H₂O-12e^-═12H⁺+2CO₂；故答案為：2CH₃OH+2H₂O-12e^-═12H⁺+2CO₂
（3）反應方程式為12NH₃+3O₂+4SO₂+4NO₂+6H₂O=4（NH₄）₂SO₄+4NH₄NO₃，
故答案為：12NH₃+3O₂+4SO₂+4NO₂+6H₂O=4（NH₄）₂SO₄+4NH₄NO₃；
（4）在一定物質的量濃度的硝酸銨溶液中滴加適量的NaOH溶液，使溶液的pH=7，溶液中含有的離子為：Na⁺、H⁺、NH₄⁺、NO₃^-、OH^-，電荷守恒為：c（Na⁺）+c（H⁺）+C（NH₄⁺）=c（NO₃^-）+c（OH^-），
所以：c（Na⁺）+c（H⁺）＜c（NO₃^-）+c（OH^-），故答案為：＜．

點評：本題是一道綜合題，考查的知識點較多，難度中等，培養(yǎng)了學生分析問題解決問題的能力．