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(12分) 甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。

(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:

反应I:  CO(g) + 2H2(g)  CH3OH(g)  ΔH1

反应II: CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g)  +  H2O(g)  ΔH2

①上述反应符合“原子经济”原则的是      (填“I”或“Ⅱ”)。

②已知反应Ⅰ的能量变化如图所示: 由表中数据判断   ΔH1       0 (填“>”、“=”或“<”)。

③某温度下,将2 mol CO和6 mol H2充入2L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)= 0.2 mol/L,     则CO的转化率为          

(2)已知在常温常压下:

① 2CH3OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(g)   ΔH = -1275.6 kJ/mol

② 2CO (g)+ O2(g) = 2CO2(g)   ΔH = -566.0 kJ/mol

③ H2O(g) = H2O(l)   ΔH = -44.0 kJ/mol

请计算1 mol甲醇不完全燃烧生成1 mol一氧化碳和液态水放出的热量为________

(3)某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理,设计如右图所示的电池装置。

①该电池正极的电极反应为____________

②工作一段时间后,测得溶液的pH减小,该电池总反应的化学方程式为____________.

 

【答案】

(1)①1     ②<   ③80%   (2)442.8KJ

(3)①O2+2H2O+4e-=4OH-         ②2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O

【解析】(1)①根据方程式可知,反应I中反应物全部转化为甲醇,符合“原子经济”原则。

②根据图像可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,所以反应是放热反应,则ΔH1<0。

③反应前CO的浓度是1mol/L,所以消耗的CO是1mol/L-0.2mol/L=0.8mol/L,所以其转化率是80%。

(2)考查反应热的有关计算。根据盖斯定律可知,(①-②+③×4)÷2即得到CH3OH(l) + O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l),所以反应热是△H=(-1275.6 kJ/mol+566.0 kJ/mol-44.0 kJ/mol×4)÷2=-442.8kJ/mol,所以1 mol甲醇不完全燃烧生成1 mol一氧化碳和液态水放出的热量为442.8kJ。

(3)①原电池中正极得到电子,所以氧气在正极通入。由于电解质是氢氧化钾溶液,所以正极反应式是O2+2H2O+4e-=4OH-。

②由于负极是甲醇失去电子,生成碳酸钾和水,所以总反应式是2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O。

 

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某同学用苯甲醛和氢氧化钾溶液制得苯甲醇和一种钾盐(用X表示)的混合溶液.资料显示,苯甲醇易溶于乙醚(无色液体,微溶于水)、乙醇等有机溶剂,在水中溶解度较小.请回答:
(1)从混合溶液中分离出X溶液的实验方法是
萃取或蒸馏
萃取或蒸馏
(写出一种即可).
(2)X溶液用盐酸酸化并冷却后得酸Y的粗产品,进而用水重结晶得Y.由此可知,
ab
ab
(填序号).
a.Y在水中的溶解度受温度影响较大
b.杂质氯化钾在水中的溶解度较大,易于除去
c.Y在冷的溶液中溶解度大,在热的溶液中溶解度小
(3)质谱图显示Y的相对分子质量是122.该同学称取12.2g Y并将其完全氧化,测得生成0.3mol H2O和0.7mol CO2,则Y的化学式是
C7H6O2
C7H6O2
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苯甲酸
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.
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4
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(12分) 甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。
(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应I:  CO(g) + 2H2(g)  CH3OH(g)  ΔH1
反应II: CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g)  +  H2O(g)  ΔH2
①上述反应符合“原子经济”原则的是     (填“I”或“Ⅱ”)。
②已知反应Ⅰ的能量变化如图所示:由表中数据判断  ΔH1      0 (填“>”、“=”或“<”)。

③某温度下,将2 mol CO和6 mol H2充入2L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)= 0.2 mol/L,    则CO的转化率为          
(2)已知在常温常压下:
① 2CH3OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(g)   ΔH =-1275.6 kJ/mol
② 2CO (g)+ O2(g) = 2CO2(g)  ΔH =-566.0 kJ/mol
③ H2O(g) = H2O(l)  ΔH =-44.0 kJ/mol
请计算1 mol甲醇不完全燃烧生成1 mol一氧化碳和液态水放出的热量为________
(3)某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理,设计如右图所示的电池装置。

①该电池正极的电极反应为____________
②工作一段时间后,测得溶液的pH减小,该电池总反应的化学方程式为____________.

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请回答下列问题:

(1)反应③中的ΔH3=________kJ/mol

(2) CH3OH燃烧生成CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式为

,该反应的焓变=________kJ/mol (用含a、b的式子表示);

(3) 若降低温度,反应①的化学平衡常数K值将________ (填“增大”、“减小”或“不变”);

(4) 甲醇一空气电池是一种髙效、低污染质子交换腆燃料电池,电池总反应为。甲醉在催化剂作用下提供质子和电子。右图为该电池的示意图,则电极d上发生的电极反应式为________________。

 

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(2)由CO2和H2合成甲醇的化学方程式为:CO2(g)+ 3H2 (g)CH3OH(g)+H2O (g ).在其它条件不变的情况下,实验测得温度对反应的影响如下图所示(注:T1、T2均大于300 ℃)

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(3)利用甲醇燃料电池设计如下图所示的装置。

该装置中 Pt 极为        极;写出 b极的电极反应式                           .

 

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