Question

(14分) 能源短缺是人類(lèi)面臨的重大問(wèn)題。甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用前景。（1）工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇：
反應(yīng)I：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)ΔH₁    反應(yīng)II：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)  ΔH₂
①上述反應(yīng)符合“原子經(jīng)濟(jì)”原則的是            （填“Ⅰ”或“Ⅱ”），
②下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)Ⅱ在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)(K)的變化

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

I．由表中數(shù)據(jù)判斷ΔH₂            0（填“＞”、“＜”或“＝”），
Ⅱ．若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是                  ，
A．升高溫度  B．將CH₃OH(g)從體系中分離   C．使用合適的催化劑   D．充入He，使體系總壓強(qiáng)增大    E．按原比例再充入 CO和 H₂
Ⅲ．某溫度下，將2 mol CO和6 mol H₂充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)，達(dá)到平衡后，測(cè)得c(CO)="0.2" mol·L^-1，則CO的轉(zhuǎn)化率為          ，此時(shí)的溫度為            （從上表中選擇）；

（2）某實(shí)驗(yàn)小組依據(jù)甲醇燃燒的反應(yīng)原理，設(shè)計(jì)如上圖所示的原電池裝置。
①該電池工作時(shí)，OH^－向_______極移動(dòng)（填“正”或“負(fù)”），
②該電池負(fù)極的電極反應(yīng)為                                             。

Answer 1

考查綠色化學(xué)的思想、外界條件對(duì)平衡的影響以及電化學(xué)的應(yīng)用等。
（1）①Ⅱ  ② I．＜  Ⅱ．BE  Ⅲ．80%     250℃（2）① 負(fù)
②CH₃OH +8OH^－— 6e^- = CO₃^2- + 6H₂O

(1)原子利用率達(dá)到100％的即符合綠色化學(xué)原則，所以反應(yīng)Ⅱ符合“原子經(jīng)濟(jì)”原則；根據(jù)表中數(shù)據(jù)可判斷，隨著溫度的升高，平衡常數(shù)逐漸減小，說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，即△H＜0；升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，生成物的產(chǎn)率降低，A不正確。B相當(dāng)于降低生成物濃度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，增大產(chǎn)率，正確。催化劑只影響反應(yīng)速率，不影響平衡狀態(tài)，C不正確。D只壓強(qiáng)增大，但反應(yīng)物的濃度并沒(méi)有增大，平衡不移動(dòng)，不正確。E相當(dāng)于增大反應(yīng)物的濃度平衡平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，產(chǎn)率增大。
（2）原電池中負(fù)極失去電子，經(jīng)導(dǎo)線傳遞到正極上，正極得到電子，所以溶液中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，而陰離子向負(fù)極移動(dòng)。根據(jù)燃料電池的裝置圖可判斷通入氧氣的電極是正極，甲醇在負(fù)極通入，由于電解質(zhì)是氫氧化鉀溶液顯強(qiáng)堿性，所以甲醇的氧化產(chǎn)物是碳酸鉀和水。