Question

工業(yè)上一般可采用如下反應來合成甲醇：
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=-a kJ?mol^-1
（1）如圖1是該反應在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的曲線．
①a

 

0（填“＞”“＜”“=”）．
②下列說法正確的是

 

（填序號）．
a．1mol CO（g）和2mol H₂（g）所具有的能量小于1mol CH₃OH（g）所具有的能量
b．將1mol CO（g）和2mol H₂（g）置于一密閉容器中充分反應后放出a KJ的熱量
c．升高溫度，平衡向逆反應移動，上述熱化學方程式中的a值將減小
d．如將一定量CO（g）和H₂（g）置于某密閉容器中充分反應后放熱a KJ，則此過程中有1mol CO（g）被還原
（2）在一定條件下，科學家利用從煙道氣中分離出CO₂與太陽能電池電解水產(chǎn)生的H₂合成甲醇，其過程如圖2所示：
①該合成路線對于環(huán)境保護的價值在于

 

．
②15%～20%的乙醇胺（HOCH₂CH₂NH₂）水溶液具有弱堿性，上述合成線路中用作CO₂吸收劑．用離子方程式表示乙醇胺水溶液呈弱堿性的原因：

 

．
（3）甲醇燃料電池的工作原理如圖3所示．該電池工作時，c口通入的物質(zhì)發(fā)生的電極反應式為：

 

．
（4）以上述電池做電源，用如圖4所示裝置，在實驗室中模擬鋁制品表面“鈍化”處理的過程中，發(fā)現(xiàn)溶液逐漸變渾濁，原因是（用相關(guān)的電極反應式和離子方程式表示）：

 

．

Answer 1

考點：反應熱和焓變,化學電源新型電池

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）①圖象分析先拐先平溫度高，T₂＞T₁，一氧化碳轉(zhuǎn)化率隨溫度升高減小，升溫平衡逆向進行，逆反應為吸熱反應，正反應為放熱反應；
②CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），反應是氣體體積減小的放熱反應；
a．依據(jù)反應前后能量守恒分析判斷；
b．反應是可逆反應不能進行徹底；
c．反應是放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應移動，上述熱化學方程式中的a值為焓變，與變化過程無關(guān)；
d．依據(jù)熱化學方程式計算分析；
（2）①根據(jù)二氧化碳產(chǎn)生的危害進行分析；
②氨基結(jié)合水電離平衡中的氫離子，促進水電離平衡正向進行，氫氧根離子濃度增大，溶液顯堿性；
（3）在燃料電池中，負極是燃料發(fā)生失電子的氧化反應，正極是氧氣發(fā)生得電子的還原反應；依據(jù)氫離子移動方向分析判斷，移向的電極為正極；結(jié)合原電池的工作原理和電池電解質(zhì)溶液的環(huán)境分析回答問題，書寫電極反應，負極失電子反應氧化反應，正極上得到電子發(fā)生還原反應；
（4）根據(jù)電解池的工作原理和雙水解原理知識來回答．

解答： 解：（1）①圖象分析先拐先平溫度高，T₂＞T₁，一氧化碳轉(zhuǎn)化率隨溫度升高減小，升溫平衡逆向進行，逆反應為吸熱反應，正反應為放熱反應，△H＜0；
故答案為：＞；
 ②a．反應是放熱反應，1mol CO（g）和2mol H₂（g）所具有的能量大于1mol CH₃OH（g）所具有的能量，故a錯誤；
b．反應是可逆反應不能進行徹底，將1mol CO（g）和2mol H₂（g）置于一密閉容器中充分反應后放出的熱量小于a KJ，故b錯誤；
c．反應是放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應移動，上述熱化學方程式中的a值為焓變，與變化過程無關(guān)，故c錯誤；
d．如將一定量CO（g）和H₂（g）置于某密閉容器中充分反應后放熱a KJ，就熱化學方程式計算可知，此過程中有1mol CO（g）被還原，故d正確；
故答案為：d；
（2）①二氧化碳會產(chǎn)生溫室效應，而本題中的反應恰好消耗了二氧化碳，有利于防止溫室效應；
故答案為：有利于防止溫室效應；
②乙醇胺水溶液呈弱堿性是取代基氨基結(jié)合氫離子，使溶液中的氫氧根離子濃度增大，反應的離子方程式為：HOCH₂CH₂NH₂+H₂O?HOCH₂CH₂NH₃⁺+OH^-；
故答案為：HOCH₂CH₂NH₂+H₂O?HOCH₂CH₂NH₃⁺+OH^-；
（3）根據(jù)裝置可以知道d處生成大量的水，氫離子移向的電極為原電池的正極，所以c電極是通入的氧氣，b口通入的物質(zhì)為甲醇為負極，正極發(fā)生電極反應為：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，故答案為：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；
（4）在電解池中，金屬鋁為陽極，發(fā)生電極反應：Al-3e^-=Al³⁺，鋁離子會和碳酸氫根離子之間發(fā)生雙水解反應生成氫氧化鋁沉淀和二氧化碳，即Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑，溶液逐漸變渾濁；
故答案為：Al-3e^-=Al³⁺；Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑；或Al-3e^-+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑；

點評：本題考查了化學反應能量變化，圖象分析判斷，化學平衡影響因素分析理解應用，電解原理的應用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．