Question

目前工業上有一種用CO₂來生產燃料甲醇的方法，可以將CO₂變廢為寶。
（1）已知在常溫常壓下：
①2CH₃OH(l)+3O₂(g)= 2CO₂(g)+4H₂O(g)           △H= ^_1275.6 kJ·mol^-1
②2CO(g)+ O₂(g)= 2CO₂(g)                     △H= ^_556.0 kJ·mol^-1
③H₂O(l) = H₂O(g)                             △H="+" 44.0 kJ·mol^-1
寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態水的熱化學方程式                         。
（2）某同學利用甲醇燃料電池為電源，設計了一種電解法制取Fe(OH)₂的實驗裝置（如圖），通電后，溶液中產生大量的白色沉淀，且較長時間不變色。則電源中a極為  極（填“正”或“負”），其電極反應式為                        。裝置上端A極電極材料是    （填化學式），B電極上的電極反應式為                  。

（3）將不同量的CO(g)和H₂O(g)分別通入體積為2L的恒容密閉容器中，進行反應：CO(g) +H₂O(g) CO₂(g) + H₂(g)，得到如下三組數據：

實驗組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol	達到平衡所需時間/min
		H2O	CO	CO2
1	650	2	4	1.6	5
2	900	1	2	0.4	3
3	900	1	2	0.4	1

 
①該反應的正反應為        （填“吸”或“放”）熱反應。
②實驗1中，以v(H₂)表示的平均反應速率為              。
③900℃時，按CO(g)、H₂O(g)、CO₂(g) 和H₂(g)的物質的量分別是0.8mol、1.0mol、0.6 mol和0.8 mol分別加入該容器，則此時反應的v(正)   v(逆)（填“＞”“＜”或“＝”中之一）。
④實驗3跟實驗2相比，改變的條件可能是                 。

Answer 1

（1）CH₃OH(l)+ O₂(g)=" CO" (g)+2H₂O(l) △H= ^_447.8 kJ·mol^-1(2分)；
（2）正(1分)，O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-(2分)，Fe(1分)，2H⁺+2 e^-=H₂（或2H₂O+2e^-=H₂+2OH^-）(2分)；
（3）① 放(2分)②0.16mol/(L·min) (2分)③＜(2分)④使用了催化劑；加大了壓強  (任答一種，2分)。

試題分析：
（1）根據題給的熱化學方程式，可將（①-②）/2+③可得出：CH₃OH(l)+ O₂(g)=" CO" (g)+2H₂O(l) △H= ^_447.8 kJ·mol^-1；
（2）根據裝置圖和生成的氫氧化亞鐵較長時間不變色可知，AB兩端中一端生成的亞鐵離子而不能生成氯氣（氯氣具有強氧化性），另一端生成氫氣，故A端為陽極，電極材料為鐵，放電生成亞鐵離子；B端為陰極，電極材料為鐵，電極反應式為：2H⁺+2 e^-=H₂（或2H₂O+2e^-=H₂+2OH^-）；甲醇燃料電池中，a端為正極，發生的電極反應為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
（3）分析1、2兩組實驗數據，1組中k=2.67，2組中k=0.17，故此隨溫度的升高k值減小，說明反應正向放熱；1組中達到平衡時，c（H₂）=0.8mol/L，反應時間為5min，故反應速率為：v(H₂)=0.16mol/(L·min)；若在900℃時，按CO(g)、H₂O(g)、CO₂(g) 和H₂(g)的物質的量分別是0.8mol、1.0mol、0.6 mol和0.8 mol分別加入該容器，則Qc=0.6，大于此溫度下的k值，此時反應向逆向移動，故v(正)＜v(逆) ；再對比2、3組實驗數據，可知反應沒有發生移動，只是反應速率加快，故此可能是使用了催化劑或加大了壓強。