Question

【題目】甲醇又稱“木精”，是非常重要的化工原料。

（1）CO和H2在高溫、高壓、催化劑條件下反應可制備甲醇。根據下表中相關化學鍵鍵能（鍵能是斷裂1mol化學鍵時需要吸收的能量，或形成1mol化學鍵時釋放的能量）數據，寫出CO（CO分子中含有C=O）和H2反應生成甲醇的熱化學方程式______。

化學鍵	H-H	O-H	C-H	C-O	C=O
鍵能/KJ·mol-1	436	463	413	351	1076

（2）甲醇脫氫可制取甲醛CH3OH（g）HCHO(g)+H2(g),甲醇的平衡轉化率隨溫度變化曲線如下圖所示。

①該脫氫反應的ΔH___0（填“>”、“<”或“=”）

②600K時，Y點甲醇的V(正)___V(逆)（填“>”、“<”或“=”），判斷依據是_____

③下列敘述不能說明該脫氫反應已經達到平衡狀態的是_____。

A.c（CH3OH）=c（HCHO） B.HCHO的體積分數保持不變

C.V正（CH3OH）=V逆（HCHO） D.混合氣體平均分子量保持不變

（3）一定條件下，甲醇與一氧化碳反應可以合成乙酸。已知：常溫下，弱電解質的電離平衡常數：Ka（CH3COOH）=1.8×10-5；Ka（HSCN）=0.13。

常溫下，將20mL0.10mol·L-1CH3COOH溶液和20mL0.10mol·L-1HSCN溶液分別與20mL0.10mol·L-1NaHCO3溶液混合，實驗測得產生CO2氣體體積V隨時間t變化的示意圖如下圖所示：

①反應初始階段，兩種溶液產生CO2氣體的速率存在明顯差異的原因是_______，反應結束后所得兩溶液中，C（CH3COO-）____ c（SCN-）（填“>”、“<”或“=”）。

②常溫條件下，將amol·L-1的CH3COOH與bmol·L-1Ba（OH）2溶液等體積混合，反應平衡時，2c（Ba2+）=c（CH3COO-）,用含a和b的代數式表示該混合溶液中醋酸的電離常數為_______。

（4）甲醇燃料電池可能成為未來便攜電子產品應用的主流。某種甲醇燃料電池工作原理如圖所示，則通入a氣體電極的電極反應式為___________。

Answer 1

【答案】 CO(g)+2H2 (g) → CH3OH(g) △H =－105 kJ·mol─1 > 由圖像看出，升溫，CH3OH轉化率增大，平衡向正向移動，正向為吸熱反應 < A c(HSCN)=c(CH3COOH)時，HSCN溶液中c(H+)較大，故其溶液與NaHCO3溶液反應速率較快 < CH3OH－6e－+H2O＝CO2+6H+

【解析】（1）考查熱化學反應方程式的計算，目標反應是CO＋2H2=CH3OH，根據△H=反應物鍵能總和－生成物鍵能總和=[1076＋2×436－(3×413＋351＋463)]kJ·mol－1=－105kJ·mol－1，熱化學反應方程式為：CO(g)+2H2 (g) = CH3OH(g) △H =－105 kJ·mol─1；（2）考查影響化學平衡移動的因素、化學平衡狀態的判斷，①根據圖像，隨著溫度升高，甲醇的轉化率增大，說明反應向正反應方向進行，即正反應是吸熱反應，△H>0；②曲線上的每一個點達到平衡，Y→X點，甲醇的轉化率降低，說明反應向逆反應方向進行，即v(逆)>v(正)；③A、題目中沒有說明開始時甲醇的通入量和轉化率，因此c(CH3COH)=c(HCHO)，無法判斷是否達到平衡，故A說法錯誤；B、根據化學平衡狀態的定義，當體積分數不再改變，說明反應達到平衡，故B說法正確；C、用不同物質的反應速率表示，首先是反應方向是一正一逆，v正(CH3OH)說明反應向正反應方向進行，v逆(HCHO)反應向逆反應方向進行，然后速率之比等于化學計量數之比，因此當V正（CH3OH）=V逆（HCHO)，說明反應達到平衡，故C說法正確；D、根據M=m/n，組分都是氣體，因此氣體質量保持不變，反應前氣體系數之和小于反應后氣體系數，即氣體物質的量增大，因此有當平均摩爾質量保持不變，說明反應達到平衡，故D說法正確；（3）考查電離平衡常數、弱電解質的電離和鹽類水解，①根據電離平衡常數的意義，電離平衡常數越大，說明酸性或堿性越強，即HSCN的酸性強于CH3COOH，當兩者濃度相等時，HSCN溶液中c(H＋)大于CH3COOH，因此開始時HSCN反應速率快；兩者恰好完全反應后，溶質分別是CH3COONa和NaSCN，依據鹽類水解的規律“越弱越水解”，CH3COO－水解程度大于SCN－，即c(CH3COO－)<c(SCN－)；②依據電荷守恒，因此有c(H＋)＋2c(Ba2＋)=c(CH3COO－)＋c(OH－)，2c(Ba2＋)=c(CH3COO－)，推出c(H＋)=c(OH－)，溶液顯中性，根據電離常數的定義：Ka=c(CH3COO－)×c(H＋)/c(CH3COOH)= =10－7×2b/(a－2b)；（4）考查電極反應式的書寫，根據原電池的工作原理，電子從負極經外電路流向正極，即左端電極為負極，通入的是CH3OH，根據示意圖，電池內部有H＋轉移，說明環境是酸性，因此負極反應式為CH3OH＋H2O－6e－=CO2＋6H＋。