Question

【題目】甲醇是一種重要的化工原料，在生產(chǎn)中有著重要的應(yīng)用

(1)CH3OH(g)＋CO(g)HCOOCH3(g)△H＝－29.1kJ·mol-1科研人員對該反應(yīng)進(jìn)行了研究，部分研究結(jié)果如下:

①從反應(yīng)壓強(qiáng)對甲醇轉(zhuǎn)化率的影響“效率看，工業(yè)制取甲酸甲酯應(yīng)選擇的壓強(qiáng)是__________(填“3.5×106Pa”、“4.0×106Pa”或“5.0×106Pa”)

②實際工業(yè)生產(chǎn)中采用的溫度是80℃，其理由是________________________________________

(2)直接甲醇燃料電池(簡稱DMFC)由于其結(jié)構(gòu)簡單、能量轉(zhuǎn)化率高、對環(huán)境無污染，可作為常規(guī)能源的替代品而越來越受到關(guān)注，DMFC的工作原理如圖3所示:

①通入a氣體的電極是電池的__________(填“正”或“負(fù)”)極，其電極反應(yīng)式為__________

②常溫下，用此電池以性電極電解0.5L飽和食鹽水(足量)，若兩極共生成氣體1.12L(已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積)，則電解后溶液的pH為__________(忽略溶液的體積變化)

Answer 1

【答案】4.0×106 Pa 高于80時，溫度對反應(yīng)速率影響較小，又因反應(yīng)放熱，升高溫度時平衡逆向移動，轉(zhuǎn)化率降低 負(fù) CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+ 13

【解析】

（1）①從反應(yīng)壓強(qiáng)對甲醇轉(zhuǎn)化率的影響“效率“看，圖象中轉(zhuǎn)化率較大的是4.0×106Pa；

②依據(jù)圖象分析溫度在高于80°C對反應(yīng)速率影響不大，又反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度過高，平衡逆向進(jìn)行，不利于轉(zhuǎn)化率增大；

（2）①根據(jù)圖知，交換膜是質(zhì)子交換膜，則電解質(zhì)溶液呈酸性，根據(jù)氫離子移動方向知，通入a的電極為負(fù)極、通入b的電極為正極，負(fù)極上甲醇失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)；

②根據(jù)電解池的工作原理和電極方程式來計算。

（1）①從反應(yīng)壓強(qiáng)對甲醇轉(zhuǎn)化率的影響“效率“看，圖象中轉(zhuǎn)化率變化最大的是4.0×106Pa；

②依據(jù)圖象分析溫度在高于80℃對反應(yīng)速率影響不大，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度過高，平衡逆向進(jìn)行，不利于轉(zhuǎn)化率增大；

（2）①根據(jù)圖知，交換膜是質(zhì)子交換膜，則電解質(zhì)溶液呈酸性，根據(jù)氫離子移動方向知，通入a的電極為負(fù)極、通入b的電極為正極，負(fù)極上甲醇失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極反應(yīng)式為：CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+；

②電解飽和食鹽水時，電解池的總反應(yīng)為：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑，兩極一共產(chǎn)生標(biāo)況下11.2L氣體(即0.05mol)，則產(chǎn)生Cl2和H2分別為0.025mol，根據(jù)陽極反應(yīng)：2Cl--2e-=Cl2↑可知轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.05mol，陰極反應(yīng)為：2H2O+4e-=4OH-+H2↑，因此生成的OH-的物質(zhì)的量為0.05mol，則電解質(zhì)溶液中c(OH-)==0.1mol/L，，則溶液pH=13。