Question

甲醇既可用于基本有机原料，又可作为燃料用于替代矿物燃料．

（1）以下是工业上合成甲醇的两个反应：

反应Ⅰ：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）

反应Ⅱ：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）

上述反应符合“原子经济”原则的是               （填“I”或“II”）．

（2）已知在常温常压下：

甲醇脱水反应2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₁=﹣23.9kJ•mol^﹣1

甲醇制烯烃反应2CH₃OH（g）═C₂H₄ （g）+2H₂O（g）△H₂=﹣29.1kJ•mol^﹣1

乙醇异构化反应C₂H₅OH（g）═CH₃OCH₃（g））△H₃=+50.7kJ•mol^﹣1

则乙烯气相直接水合反应C₂H₄ （g）+H₂O（g）═C₂H₅OH（g）的△H=                kJ•mol^﹣1．

（3）现以甲醇燃料电池，采用电解法来处理酸性含铬废水（主要含有Cr₂O²‾₇）时，实验室利用下图装置模拟该法：

①N电极为燃料电池的             极，分别写出M、N两电极的电极反应式为         、         ．

②请完成电解池中Cr₂O²‾₇转化为Cr³⁺的离子反应方程式：

Cr₂O²‾₇+        Fe²⁺+        ═        Cr³⁺+         Fe³⁺+          H₂O

（4）处理废水时，最后Cr³⁺以Cr（OH）₃形式除去，当c（Cr³⁺）=1×10‾⁵mol•L^﹣1 时，Cr³⁺沉淀完全，此时溶液的pH=                  ．（已知：K_sp=6.4×10‾³¹，lg2=0.3）

Answer

（1）Ⅰ；（2）﹣45.5；

（3）①正；CH3OH﹣6e﹣+H2O=6H++CO2↑；O2+4e‾+4H+=2H2O；

②1；6；14H+；2；6；7；（4）5.6．

【解析】（1）反应I中所用原材料原子均转化到最终产物中，原子利用率为100%最经济，反应Ⅰ符合“原子经济”，故答案为：Ⅰ；

（2）已知：①2CH3OH（g）═CH3OCH3（g）+H2O（g）△H1=﹣23.9kJ•mol﹣1

②2CH3OH（g）═C2H4 （g）+2H2O（g）△H2=﹣29.1kJ•mol﹣1

③C2H5OH（g）═CH3OCH3（g）△H3=+50.7kJ•mol﹣1

根据盖斯定律，①﹣②﹣③可得：C2H4 （g）+H2O（g）═C2H5OH（g），则△H=△H1﹣△H2﹣△H3=﹣23.9kJ•mol﹣1﹣（﹣29.1kJ•mol﹣1）﹣50.7kJ•mol﹣1=﹣45.5kJ•mol﹣1，

（3）①氢离子由质子交换膜由M电极区移向N电极区，则M为负极、N为正极，负极上发生氧化反应，甲醇失去电子，生成二氧化碳与氢离子，负极电极反应式为：CH3OH ﹣ 6e﹣ + H2O = 6H+ + CO2↑，正极发生还原反应，氧气获得电子，与通过质子交换膜的氢离子结合为水，正极电极反应式为：O2+4e‾+4H+=2H2O，

②电解池溶液里Cr2O72﹣转化为Cr3+，化合价降低共6价，左侧Fe电极为阳极，Fe失去电子生成Fe2+，酸性条件Fe2+将Cr2O72﹣还原为Cr3+，自身被氧化为Fe3+，化合价升高共1价，化合价升降最小公倍数为6，则Cr2O72﹣的系数为1，Fe2+的系数为6，反应离子方程式为：Cr2O72﹣+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，

（4）Ksp=c（Cr3+）×c3（OH﹣）=6.4×10‾31，c（Cr3+）=1×10‾5mol•L﹣1 时，溶液中c（OH﹣）=4×10‾9mol•L﹣1，则c（H+）=mol/L=2.5×10‾6mol•L﹣1，则pH=﹣lg2.5×10‾6=5.6