Question

【題目】甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發和應用前景．請回答下列與甲醇有關的問題．
（1）甲醇分子是分子（填“極性”或“非極性”）．
（2）工業上一般可采用如下反應來合成甲醇：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H=﹣86.6KJ/mol，在T℃時，往一個體積固定為1L的密閉容器中加入1mol CO和2mol H2 ， 反應達到平衡時，容器內的壓強是開始時的3/5．
①達到平衡時，CO的轉化率為
②下列選項能判斷該反應達到平衡狀態的依據的有
A．2v（H2）=v（CH3OH） B．CO的消耗速率等于CH3OH的生成速率
C．容器內的壓強保持不變 D．混合氣體的密度保持不變
E．混合氣體的平均相對分子質量不隨時間而變化
（3）已知在常溫常壓下：
①2CH3OH（1）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=﹣akJmol﹣1
②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=﹣bklmol﹣1
③H2O（g）=H2O（1）△H=﹣ckJmol﹣1
則CH3OH（1）+O2（g）═CO（g）+2H2O（1）△H=kJmol﹣1
（4）由甲醇、氧氣和NaOH溶液構成的新型手機電池，可使手機連續使用一個月才充一次電．
①該電池負極的電極反應式為 ．
②若以該電池為電源，用石墨做電極電解200mL含有如下離子的溶液．

離子	Cu2+	H+	Cl﹣	SO42﹣
c/molL﹣1	0.5	2	2	0.5

電解一段時間后，當兩極收集到相同體積（相同條件）的氣體時（忽略溶液體積的變化及電極產物可能存在的溶解現象）陽極上收集到氧氣的質量為 ．

Answer 1

【答案】
（1）極性
（2）60%；CE
（3） （b﹣a﹣4c）
（4）CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O；3.2g
【解析】解：（1.）甲醇分子結構不對稱，分子中正負電荷正向不重合，屬于極性分子，
所以答案是：極性；
（2.）①恒溫恒容下，壓強之比等于氣體物質的量之比，平衡時混合氣體物質的量為（1mol+2mol）× =1.8mol，則：
CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）物質的量減小
1 2
0.6mol 3mol﹣1.8mol=1.2mol
則CO的轉化率為 ×100%=60%，
所以答案是：60%；
②A．未指明正逆速率，不能說明到達平衡，若分別表示正逆速率，反應到達平衡，故A錯誤；
B．CO的消耗速率等于CH3OH的生成速率，均表示正反應速率，反應始終按該比例關系進行，故B錯誤；
C．隨反應進行混合氣體物質的量變化，恒溫恒容下，容器內的壓強發生變化，若容器內壓強保持不變，說明反應到達平衡，故C正確；
D．混合氣體總質量不變，容器的容積不變，混合氣體的密度始終保持不變，故D錯誤；
E．混合氣體總質量不變，隨反應進行混合氣體物質的量變化，則平均相對分子質量發生變化，混合氣體的平均相對分子質量不隨時間而變化，說明反應到達平衡，故E正確，
故選：CE；
（3.）已知：①2CH3OH（1）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=﹣akJmol﹣1
②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=﹣bklmol﹣1
③H2O（g）=H2O（1）△H=﹣ckJmol﹣1
根據蓋斯定律，（①﹣②+③×4）÷2可得：CH3OH（1）+O2（g）═CO（g）+2H2O（1），△H= [﹣a﹣（﹣b）﹣4c]kJ/mol= （b﹣a﹣4c）kJ/mol，
所以答案是： （b﹣a﹣4c）；
（4.）①原電池負極發生氧化反應，甲醇在負極失去電子，堿性條件下生成碳酸根離子與水，負極電極反應式為：CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O，
所以答案是：CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O；
②溶液中n（Cu2+）=0.2L×0.5mol/L=0.1mol，n（H+）=0.2L×2mol/L=0.4mol，c（Cl﹣）=0.2L×2mol/L=0.4mol，
開始階段，陰極電極反應為：Cu2++2e﹣=Cu，陽極電極反應為：2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑，電解一段時間后，當兩極收集到相同體積（相同條件）的氣體，且陽極生成氧氣，則陰極還發生反應：2H++2e﹣=H2↑，陽極還發生：4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑，陽極生成氯氣為0.2mol，假設氧氣為xmol，則氫氣為（x+0.2）mol，根據電子轉移守恒，則0.1mol×2+（x+0.2）mol×2=0.2mol×2+xmol×4，解得x=0.1，故收集氧氣的質量為0.1mol×32g/mol=3.2g，
所以答案是：3.2g．
【考點精析】通過靈活運用化學平衡的計算，掌握反應物轉化率=轉化濃度÷起始濃度×100%=轉化物質的量÷起始物質的量×100%；產品的產率=實際生成產物的物質的量÷理論上可得到產物的物質的量×100%即可以解答此題．