Question

（15分）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(I)十3O₂(g)      2CO₂(g)+4H₂O(g)  △H= ^_1275.6 kJ·mol^—1

      ②H₂O(I) === H₂O(g)     △H=+ 44.0 kJ.mol^-1

    寫出表示甲醇燃燒熱的熱化學方程式                              (2分).

（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的關系曲線如下圖所示，則上述CO₂轉化為甲醇的反應的△H₁________0（填“＞”、“＜”或“＝”）。（2分）

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       （2分）。

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,充人2L的密閉容器中，充分反應，達到平衡后，測得c(CO) =0.5 mol·L^—1，，則該溫度下該反應的平衡常數為            （2分）。

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______________________                     （2分）

（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________ 。（3分）（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“＜”）（2分）

 

Answer 1

（1）CH₃OH(l)＋3/2O₂(g)=CO₂(g)＋2H₂O(l)  △H＝－725.8 kJ·mol^—1

（2）①＜  ②BD  ③0.33   ④CH₃OH－6e^－＋H₂O=6H^＋＋CO₂↑

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

（4）＜

解析:（1）燃燒熱是在一定條件下1mol可燃物完全燒熱生成穩(wěn)定的氧化物是放出的能量。（①－②）/2的CH₃OH(l)＋3/2O₂(g)=CO₂(g)＋2H₂O(l)  △H＝－725.8 kJ·mol^—1。

（2）根據圖像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，過正反應是放熱反應。反應A是體積減小的放熱的可逆反應，高溫不利于生成甲醇，充入He，使體系總壓強增大但反應物的濃度并沒有增大，所以平衡不移動，答案BD正確。

CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）

起始量（mol）            4       12               0

轉化量（mol）            3        6               3

平衡量（mol）            1        6               3

所以平衡常數為。

在反應中甲醇失去電子，所以負極的電極反應式CH₃OH－6e^－＋H₂O=6H^＋＋CO₂↑

（3）根據所給反應物和生成物可寫出反應式為12NH₃＋3O₂＋4SO₂＋4NO₂＋6H₂O=4(NH₄)₂SO₄＋4NH₄NO₃。

（4）由電荷守恒知c（Na⁺）+c（H⁺）+c（NH₄⁺）＝ c（NO₃^-）+c（OH^-），所以c（Na⁺）+c（H⁺）＜ c（NO₃^-）+c（OH^-）。