化学
甲醇是结构最为简单的饱和一元醇，又称“木醇”或“木精”．甲醇是一碳化学基础的原料和优质的燃料，主要应用于精细化工、塑料、能源等领域．已知甲醇制备的有关化学反应如下：反应①：CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）△H1=-90.77kJ/mol反应②：CO2（g）+H2（g）⇌CO（g）+H2O（g）△H2反应③：CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）△H3=-49.58kJ/mol（1）反应②的△H2=（2）若500℃时三个反应的平衡常数依次为K1、K2与K3，则K3=（用K1、K

2019-04-14

甲醇是结构最为简单的饱和一元醇，又称“木醇”或“木精”．甲醇是一碳化学基础的原料和优质的燃料，主要应用于精细化工、塑料、能源等领域．已知甲醇制备的有关化学反应如下：
反应①：CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）△H1=-90.77kJ/mol
反应②：CO2（g）+H2（g）⇌CO（g）+H2O（g）△H2
反应③：CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）△H3=-49.58kJ/mol
（1）反应②的△H2=___
（2）若500℃时三个反应的平衡常数依次为K1、K2与K3，则K3=___（用K1、K2表示）．已知500℃时K1、K2的值分别为2.5、1.0，并测得该温度下反应③在某时刻，H2（g）、CO2（g）、CH3OH（g）、H2O（g）的浓度（mol/L）分别为0.8、0.1、0.3、0.15，则此时V正___V逆（填“>”、“=”或“<”）
（3）在3L容积可变的密闭容器中发生反应②，c（CO）随反应时间t变化如图1中曲线I所示．若在t0时刻分别改变一个条件，曲线I变为曲线Ⅱ和曲线Ⅲ．当曲线I变为曲线Ⅱ时，改变的条件是___．当通过改变压强使曲线I变为曲线Ⅲ时，曲线Ⅲ达到平衡时容器的体积为___．
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（4）甲醇燃料电池可能成为未来便携电子产品应用的主流．某种甲醇燃料电池工作原理如图2所示，则通入a气体的电极的电极反应式为___
（5）一定条件下甲醇与一氧化碳反应可以合成乙酸．常温条件下，将a mol/L的CH3COOH与b mol/L Ba（OH）2溶液等体积混合，反应平衡时，2c（Ba2+）=c（CH3COO-），用含a和b的代数式表示该混合溶液中醋酸的电离常数为___．
优质解答
（1）已知反应①：CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）△H1=-90.77kJ/mol，反应②：CO2（g）+H2（g）⇌CO（g）+H2O（g）△H2，反应③：CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）△H3=-49.58kJ/mol，根据盖斯定律：②=③-①得反应②的△H2=+41.19 kJ•mol-1，
故答案为：+41.19 kJ•mol-1；
（2）根据已知反应确定K1=c（CH3OH）/c（CO）c2（H2）、K2=c（CO）c（H2O）/c（CO2）c（H2）、K3=c（CH3OH） c（H2O）/c（CO2）c3（H2），则K3=K1•K2．500℃时K1、K2的值分别为2.5、1.0，则K3=K1•K2=2.5，该温度下反应③在某时刻，Q=
c(CH3OH)×c(H2O)
c(CO2)×c3(H2)
=
0.3×0.15
0.1×0．83
=0.9<K3，反应正向进行，则此时V正>V逆．
故答案为：K1•K2>；
（3）分析图象知t0时刻改变一个条件，曲线I变为曲线II，一氧化碳的平衡浓度没有变化而达平衡的时间缩短，改变的条件是加入催化剂；反应②为反应前后气体物质的量不变的反应，改变压强，平衡不移动，曲线I变为曲线III时，一氧化碳的浓度由0.3mol/L变为0.45mol/L，容器的体积由3L变为2L．
故答案为：加入催化剂；  2L；
（4）根据题给装置知本题考查酸性甲醇燃料电池，根据外电路电子流向判断左侧电极为电池的负极，发生氧化反应，即甲醇被氧化为二氧化碳，结合碳元素的化合价变化确定失电子数目，根据原子守恒和电荷守恒配平，电极反应式为CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+．
故答案为：CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+；
（5）通常状况下，将a mol/L的醋酸与b mol/L Ba（OH）2溶液等体积混合，溶液中溶质为醋酸钡和氢氧化钡，反应平衡时，2c（Ba2+）=c（CH3COO-）=bmol/L，溶液中c（H+）=c（OH-）=10-7mol/L，溶液呈中性，醋酸电离平衡常数依据电离方程式写出K=
c(CH3COO-)×c(H+)
c(CH3COOH)
=
b×10-7
a
2
-b
=
2b
a-2b
×10-7L/mol；
故答案为：
2b
a-2b
×10-7L/mol． （1）已知反应①：CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）△H1=-90.77kJ/mol，反应②：CO2（g）+H2（g）⇌CO（g）+H2O（g）△H2，反应③：CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）△H3=-49.58kJ/mol，根据盖斯定律：②=③-①得反应②的△H2=+41.19 kJ•mol-1，
故答案为：+41.19 kJ•mol-1；
（2）根据已知反应确定K1=c（CH3OH）/c（CO）c2（H2）、K2=c（CO）c（H2O）/c（CO2）c（H2）、K3=c（CH3OH） c（H2O）/c（CO2）c3（H2），则K3=K1•K2．500℃时K1、K2的值分别为2.5、1.0，则K3=K1•K2=2.5，该温度下反应③在某时刻，Q=
c(CH3OH)×c(H2O)
c(CO2)×c3(H2)
=
0.3×0.15
0.1×0．83
=0.9<K3，反应正向进行，则此时V正>V逆．
故答案为：K1•K2>；
（3）分析图象知t0时刻改变一个条件，曲线I变为曲线II，一氧化碳的平衡浓度没有变化而达平衡的时间缩短，改变的条件是加入催化剂；反应②为反应前后气体物质的量不变的反应，改变压强，平衡不移动，曲线I变为曲线III时，一氧化碳的浓度由0.3mol/L变为0.45mol/L，容器的体积由3L变为2L．
故答案为：加入催化剂；  2L；
（4）根据题给装置知本题考查酸性甲醇燃料电池，根据外电路电子流向判断左侧电极为电池的负极，发生氧化反应，即甲醇被氧化为二氧化碳，结合碳元素的化合价变化确定失电子数目，根据原子守恒和电荷守恒配平，电极反应式为CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+．
故答案为：CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+；
（5）通常状况下，将a mol/L的醋酸与b mol/L Ba（OH）2溶液等体积混合，溶液中溶质为醋酸钡和氢氧化钡，反应平衡时，2c（Ba2+）=c（CH3COO-）=bmol/L，溶液中c（H+）=c（OH-）=10-7mol/L，溶液呈中性，醋酸电离平衡常数依据电离方程式写出K=
c(CH3COO-)×c(H+)
c(CH3COOH)
=
b×10-7
a
2
-b
=
2b
a-2b
×10-7L/mol；
故答案为：
2b
a-2b
×10-7L/mol．
相关标签： 甲醇 结构 简单 饱和 化学 基础 原料 主要 应用 塑料
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