Question

【題目】甲醇既可用于基本有機原料，又可作為燃料用于替代礦物燃料．
（1）以下是工業上合成甲醇的反應：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H 下表所列數據是該反應在不同溫度下的化學平衡常數（K）．

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

由表中數據判斷反應I為熱反應（填“吸”或“放”）．
某溫度下，將2mol CO和6mol H2充入2L的密閉容器中，充分反應，達到平衡后，測得c（CO）=0.2mol/L，則CO的轉化率為 ， 此時的溫度為（從表中選擇）．
（2）已知在常溫常壓下： ①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H1 kJ/mol
②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H2 kJ/mol
③H2O（g）=H2O（l）△H3 kJ/mol
則反應 CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=kJ/mol（用△H1、△H2、△H3表示）
（3）現以甲醇燃料電池，采用電解法來處理酸性含鉻廢水（主要含有Cr2O72）時，實驗室利用如圖裝置模擬該法：
①N電極的電極反應式為 ．
②請完成電解池中Cr2O72轉化為Cr3+的離子反應方程式：
Cr2O72+Fe2++═Cr3++Fe3++
（4）處理廢水時，最后Cr3+以Cr（OH）3形式除去，當c（Cr3+）=1×10-5molL﹣1 時，Cr3+沉淀完全，此時溶液的pH= ． （已知，Ksp=6.4×10-31 ， lg2=0.3）

Answer 1

【答案】
（1）放；80%；250℃
（2）（△H1﹣△H2+4△H3）/2
（3）O2+4e￣+4H+=2H2O；6；14H+；2；6；7H2O
（4）5.6
【解析】解：（1）由表中數據可知，隨溫度升高平衡常數減小，說明升高溫度平衡逆向移動，則正反應為放熱反應，故△H＜0，某溫度下，將2molCO和6molH2充入2L的密閉容器中，充分反應，達到平衡后，測得c（CO）=0.2mol/L，則：

	CO（g）+	2H2（g）═	CH3OH（g）
起始（mol）	1	3	0
轉化（mol）	0.8	1.6	0.8
平衡（mol）	0.2	1.4	0.8

CO轉化率= ×100%=80%，平衡常數K= = =2.041，故溫度為250℃，

所以答案是：放；80%；250℃；（2）①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H1 kJ/mol

②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H2 kJ/mol

③H2O（g）=H2O（l）△H3 kJ/mol

根據蓋斯定律 （①﹣②+4③）可得：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=（△H1﹣△H2+4△H3）/2kJ/mol，

所以答案是：（△H1﹣△H2+4△H3）/2；（3）①氫離子由質子交換膜由M電極區移向N電極區，則M為負極、N為正極，負極上發生氧化反應，甲醇失去電子，生成二氧化碳與氫離子，負極電極反應式為：CH3OH﹣6e﹣+H2O=6H++CO2↑，正極發生還原反應，氧氣獲得電子，與通過質子交換膜的氫離子結合為水，正極電極反應式為：O2+4e+4H+=2H2O，

所以答案是：O2+4e+4H+=2H2O；

②電解池溶液里Cr2O72﹣轉化為Cr3+，化合價降低共6價，左側Fe電極為陽極，Fe失去電子生成Fe2+，酸性條件Fe2+將Cr2O72﹣還原為Cr3+，自身被氧化為Fe3+，化合價升高共1價，化合價升降最小公倍數為6，則Cr2O72﹣的系數為1，Fe2+的系數為6，反應離子方程式為：Cr2O72﹣+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，

所以答案是：1；6；14H+；2；6；7H2O；（4）Ksp=c（Cr3+）×c3（OH﹣）=6.4×1031，c（Cr3+）=1×105molL﹣1 時，溶液中c（OH﹣）=4×109molL﹣1，則c（H+）= mol/L=2.5×106molL﹣1，則pH=﹣lg2.5×106=5.6，

所以答案是：5.6．

【考點精析】通過靈活運用反應熱和焓變，掌握在化學反應中放出或吸收的熱量，通常叫反應熱即可以解答此題．