Question

【題目】Ⅰ．工業(yè)上一般以CO和H2為原料在密閉容器中合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH＝-90.8 kJ·mol–1。

（1）在容積為1 L的恒容容器中，分別研究在230℃、250℃和270 ℃三種溫度下合成甲醇的規(guī)律。

如圖是上述三種溫度下H2和CO的起始組成比(起始時(shí)CO的物質(zhì)的量均為1 mol)與CO平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系，則曲線Z對(duì)應(yīng)的溫度是_______。

Ⅱ．如圖是一個(gè)化學(xué)過程的示意圖。已知甲池的總反應(yīng)式為：2CH3OH+3O2+4KOH＝2K2CO3+6H2O。

（2）乙池中A(石墨)電極的名稱是______。

（3）通入CH3OH的電極的電極反應(yīng)式為______。

（4）乙池中反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________

（5）當(dāng)乙池中B(Ag)極的質(zhì)量增加5.4 g時(shí)，甲池中理論上消耗O2 ________mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，此時(shí)丙池某電極上析出1.60 g某金屬，則丙池中的某鹽溶液可能是________(填序號(hào))。

A．MgSO4　 B．CuSO4 C．NaCl　 D．AgNO3

Answer 1

【答案】270 ℃ 陽極 CH3OH－6e– + 8OH– ＝ 6H2O + CO32– 4AgNO3 + 2H2O4Ag + O2↑ + 4HNO3 280 B

【解析】

三條曲線中，在曲線Z對(duì)應(yīng)的溫度下CO轉(zhuǎn)化率最小，合成甲醇的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越高，CO的轉(zhuǎn)化率越小，所以Z曲線對(duì)應(yīng)的溫度最高，為270℃；在燃料電池中，通入燃料的電極為負(fù)極，發(fā)生失電子的反應(yīng)，通入氧氣的電極為正極，發(fā)生得電子的反應(yīng)。燃料電池最為電源，乙池中，與正極相連的A極(石墨電極)為陽極，那么B極(銀電極)為陰極，丙池中，C極為陽極，D極為陰極，相應(yīng)得電極反應(yīng)式即可書寫出來。

(1)在曲線Z對(duì)應(yīng)的溫度下CO轉(zhuǎn)化率最小，合成甲醇的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越高CO的轉(zhuǎn)化率越小，故Z曲線對(duì)應(yīng)的溫度最高，為270℃；

(2)燃料電池作為電源，通入燃料的電極為負(fù)極，通入氧氣的電極為正極，A電極與正極相連，所以A電極(石墨)為陽極；

(3)通入CH3OH的電極作為負(fù)極，電極反應(yīng)式為：CH3OH－6e– + 8OH– ＝ 6H2O + CO32–；

(4)乙池中，Ａ極(石墨電極)的電極反應(yīng)式為：2H2O－4e–＝O2↑+ 4H+，Ｂ極的電極反應(yīng)式為:4Ag++4e–＝4Ag↓，電解質(zhì)溶液為硝酸銀溶液，所以乙池中反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4AgNO3 + 2H2O4Ag + O2↑ + 4HNO3；

(5)當(dāng)乙池中B(Ag)極的質(zhì)量增加5.4 g時(shí)，n(Ag)=5.4g/108g·mol-1=0.05mol，n(e–)=0.05mol，又O2~4e–，所以n(O2)=0.0125mol，標(biāo)況下，V(O2)=0.0125×22.4=0.28L=280ml所以甲池中理論上消耗O2 的體積為280ml；丙池某電極上析出1.60 g某金屬，C極為陽極，D極為陰極，所以只能是D極析出金屬，而NaCl作為電解質(zhì)溶液時(shí)不會(huì)析出金屬，根據(jù)轉(zhuǎn)移的n(e–)=0.05mol及Mg~2e–、Cu~2e–、Ag~e–，析出的金屬的質(zhì)量分別為0.60g、1.60g、5.40g，所以丙池中的某鹽溶液可能是CuSO4溶液，選B。