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兩個反應：

反應I： CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g） ΔH1

反應II：CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）+ H2O（g） ΔH2

① 上述反應符合“原子經濟”原則的是 （填“I”或“II”）。

② 下表所列數據是反應I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”）。

③ 某溫度下，將2 mol CO和6 mol H2充入2L的密閉容器中，充分反應，達到平衡后，測得c(CO)＝ 0．2 mol/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） ΔH1 kJ/mol

②2CO（g）+O2（g）＝2CO2（g） ΔH2 kJ/mol

③H2O（g）＝H2O（l） ΔH3 kJ/mol

則反應 CH3OH（l）+ O2（g）＝ CO（g）+ 2H2O（l） ΔH＝ kJ/mol

（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，實驗室利用下圖裝置模擬該法：

① N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：

Cr2O7 2+ Fe2+ + [ ] ═ Cr3++ Fe3++ [ ]

（4） 處理廢水時，最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去，當c(Cr3+)=1×105 molL﹣1 時，Cr3+沉淀完全，此時溶液的pH= 。 (已知， Ksp[Cr(OH)3]=6.4×1031，lg2=0.3)

Answer 1

【答案】

（1）①I（1分）②放③80%250℃

（2）（ΔH1－ΔH2＋4ΔH3）/2

（3）①O2＋4e＋4H+＝2H2O②1Cr2O27+6Fe2++14[H+]═2Cr3++6Fe3++7[H2O]

（4）5.6

【解析】

試題分析：（1）①反應I中所用原材料原子均轉化到最終產物中，原子利用率為100%最經濟，反應Ⅰ符合“原子經濟”；

②根據表格提供的信息，溫度升高，K值減小，說明平衡向逆反應方向移動，所以反應I為放熱反應。

③某溫度下，將2 mol CO和6 mol H2充入2L的密閉容器中，充分反應，達到平衡后，測得c(CO)＝ 0．2 mol/L，物質的量為0.4mol，則CO的轉化率為(2-0.4)mol÷2mol×100%=80%，K=0.8÷（0.2×1.4×1.4）=2.041，此時的溫度為250℃。

（2）已知：①2CH3OH（l）＋3O2（g）＝2CO2（g）＋4H2O（g）ΔH1 kJ/mol，

②2CO（g）+O2（g）＝2CO2（g）ΔH2 kJ/mol，

③H2O（g）＝H2O（l）ΔH3 kJ/mol，根據蓋斯定律，（①﹣②+4×③）÷3可得

CH3OH（l）+O2（g）＝CO（g）+2H2O（l）ΔH=(ΔH1－ΔH2＋4ΔH3)/2kJ/mol。

（3）①氫離子通過質子交換膜由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。

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Cr2O27 +6 Fe2++14H+═ 2 Cr3++6 Fe3++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+）=10-14÷（4×10-9）mol/L=2.5×106molL﹣1，則pH=﹣lg2.5×106=5.6。