Question

【題目】甲醇是一種重要的有機化工原料。

（1）已知：

①C2H4(g)+H2O(g) C2H5OH(g) ΔH1=-45.5kJ/mol

②2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-23.9kJ/mol

③C2H4OH(g) CH3OCH3(g) ΔH3=+50.7kJ/mol

請寫出乙烯和水蒸氣化合生成甲醇氣體的熱化學方程式：_____________。

（2）合成甲醇的反應(yīng)為：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH。相同條件下，向容積相同的a、b、c、d、e五個密閉容器中分別充入等量的物質(zhì)的量之比為1:2的CO和H2的混合氣體，改變溫度進行實驗，測得反應(yīng)進行到t min時甲醇的體積分數(shù)如圖甲所示。

①溫度升高甲醇的體積分數(shù)增大的原因是___________；

②根據(jù)圖像判斷ΔH________________（填“>”、“<”或“=”）0。

（3）某研究小組提出將4CH3OH+6NO2+8OH-=3N2+4CO32-+12H2O設(shè)計成原電池，以實現(xiàn)污染物的利用，裝置如圖乙所示（圖中電極均為多孔的惰性電極）。

①電極A的名稱是_____________。

②寫出原電池電極B的電極反應(yīng)式：___________。

③若用該電池對鐵制品表面鍍銅，反應(yīng)一段時間后，鐵制品質(zhì)量增加64g,理論上處理NO2的質(zhì)量為________g。

（4）為了研究甲醇轉(zhuǎn)化為二甲醚的反應(yīng)條件，某研究與小組在三個體積均為1.0L的恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-23.9KJ/mol。

容器編號	溫度/℃	起始物質(zhì)的量/mol	平衡物質(zhì)的量/mol
		CH3OH(g)	CH3OCH3(g)	H2O(g)
Ⅰ	T1	0.20	0.080	0.080
Ⅱ	T1	0.40	a	a
Ⅲ	T2	0.20	0.090	0.090

①T1溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_______；反應(yīng)溫度T1_________T2（填“大于”或“小于”。）

②容器Ⅱ中a=______。

③下列說法能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是___________（填字母）。

A.容器中氣體壓強不再變化

B.用CH3OH 和CH3OCH3表示的反應(yīng)速率之比為2:1

C.混合氣體的密度不變

D.容器內(nèi)CH3OH和CH3OCH3的濃度之比為2:1

E.單位時間內(nèi)生成2molCH3OH 的同時生成1mol H2O(g)

Answer 1

【答案】 C2H4(g)+2H2O(g)2CH3OH(g) ΔH2=+29.1kJ/mol a到c反應(yīng)未達平衡，溫度越高反應(yīng)速率越快，甲醇的體積分數(shù)越大 < 負極 2NO2+4H2O+8e-=N2+8OH- 23 4 大于 0.160 E

【解析】（1）已知：①C2H4(g)+H2O(g)→C2H5OH(g) ΔH1=-45.5kJ/mol，② 2CH3OH(g)→CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-23.9kJ/mol，③C2H5OH(g)→CH3OCH3(g) ΔH3=+50.7kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律可知①＋③－②即得到乙烯和水蒸氣化合生成甲醇氣體的熱化學方程式為 C2H4(g)+2H2O(g)→2CH3OH(g) ΔH2=+29.1kJ/mol。（2）①根據(jù)圖像可知a到c反應(yīng)未達平衡，溫度越高反應(yīng)速率越快，因此甲醇的體積分數(shù)越大；②根據(jù)圖像可判斷甲醇含量達到最高后反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，繼續(xù)加熱甲醇含量降低，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進行，因此ΔH＜0。（3）①電極A通入的是甲醇，甲醇失去電子，所以電極的名稱是負極。②原電池電極B是正極，NO2達到電子轉(zhuǎn)化為氮氣，電解質(zhì)溶液顯堿性，則電極反應(yīng)式為2NO2+4H2O+8e-=N2+8OH-。③若用該電池對鐵制品表面鍍銅，反應(yīng)一段時間后，鐵制品質(zhì)量增加64g，即有1mol析出。電路中轉(zhuǎn)移2mol電子，則根據(jù)電子得失守恒可知理論上消耗2mol÷4＝0.5mol，NO2的質(zhì)量為23g。（4）

① 2CH3OH(g)→CH3OCH3(g)+H2O(g)

起始濃度（mol/L） 0.20 0 0

轉(zhuǎn)化濃度（mol/L） 0.160 0.080 0.080

平衡濃度（mol/L） 0.040 0.080 0.080

所以T1溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=；

起始量相同，平衡時二甲醚是0.090mol，這說明平衡向正反應(yīng)方向進行。由于正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以反應(yīng)溫度T1大于T2；②容器Ⅰ、Ⅱ中溫度相同，由于反應(yīng)前后體積不變，平衡等效，所以a=0.160。③A.由于反應(yīng)前后體積不變，因此容器中氣體壓強不再變化不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，A錯誤；B.根據(jù)方程式可知用CH3OH 和CH3OCH3表示的反應(yīng)速率之比始終為2:1，不能說明達到平衡狀態(tài)，B錯誤；C.密度是氣體的質(zhì)量和容器容積的比值，反應(yīng)過程質(zhì)量和容積均不變，所以混合氣體的密度不變不能說明達到平衡狀態(tài)，C錯誤；D.容器內(nèi)CH3OH和CH3OCH3的濃度之比為2:1不能說明正逆反應(yīng)速率相等，不一定達到平衡狀態(tài)，D錯誤；E.單位時間內(nèi)生成2molCH3OH 的同時生成1mol H2O(g)表示正逆反應(yīng)速率相等，達到平衡狀態(tài)，E正確，答案選E。