Question

甲醇又称“木精”，是非常重要的化工原料。

（1）CO和H₂在高温、高压、催化剂条件下反应可制备甲醇。根据下表中相关化学键键能（键能是断裂1mol化学键时需要吸收的能量，或形成1mol化学键时释放的能量）数据，写出CO（CO分子中含有C=O）和H₂反应生成甲醇的热化学方程式______。

化学键	H-H	O-H	C-H	C-O	C=O
键能/KJ·mol^-1	436	463	413	351	1076

（2）甲醇脱氢可制取甲醛CH₃OH（g）HCHO(g)+H₂(g),甲醇的平衡转化率随温度变化曲线如下图所示。

①该脱氢反应的ΔH___0（填“>”、“<”或“=”）

②600K时，Y点甲醇的V(正)___V(逆)（填“>”、“<”或“=”），判断依据是_____

③下列叙述不能说明该脱氢反应已经达到平衡状态的是_____。

A.c（CH₃OH）=c（HCHO）    B.HCHO的体积分数保持不变

C.V正（CH₃OH）=V逆（HCHO）   D.混合气体平均分子量保持不变

（3）一定条件下，甲醇与一氧化碳反应可以合成乙酸。已知：常温下，弱电解质的电离平衡常数：Ka（CH₃COOH）=1.8×10^-5；Ka（HSCN）=0.13。

常温下，将20mL0.10mol·L^-1CH₃COOH溶液和20mL0.10mol·L^-1HSCN溶液分别与20mL0.10mol·L^-1NaHCO₃溶液混合，实验测得产生CO₂气体体积V随时间t变化的示意图如下图所示：

①反应初始阶段，两种溶液产生CO₂气体的速率存在明显差异的原因是_______，反应结束后所得两溶液中，C（CH₃COO^-）____ c（SCN^-）（填“>”、“<”或“=”）。

②常温条件下，将amol·L^-1的CH₃COOH与bmol·L^-1Ba（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_______。

（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所示，则通入a气体电极的电极反应式为___________。

Answer

CO(g)+2H2 (g) → CH3OH(g) △H =－105 kJ·mol─1 > 由图像看出，升温，CH3OH转化率增大，平衡向正向移动，正向为吸热反应 < A c(HSCN)=c(CH3COOH)时，HSCN溶液中c(H+)较大，故其溶液与NaHCO3溶液反应速率较快 < CH3OH－6e－+H2O＝CO2+6H+

【解析】（1）考查热化学反应方程式的计算，目标反应是CO＋2H2=CH3OH，根据△H=反应物键能总和－生成物键能总和=[1076＋2×436－(3×413＋351＋463)]kJ·mol－1=－105kJ·mol－1，热化学反应方程式为：CO(g)+2H2 (g) = CH3OH(g) △H =－105 kJ·mol─1；（2）考查影响化学平衡移动的因素、化学平衡状态的判断，①根据图像，随着温度升高，甲醇的转化率增大，说明反应向正反应方向进行，即正反应是吸热反应，△H>0；②曲线上的每一个点达到平衡，Y→X点，甲醇的转化率降低，说明反应向逆反应方向进行，即v(逆)>v(正)；③A、题目中没有说明开始时甲醇的通入量和转化率，因此c(CH3COH)=c(HCHO)，无法判断是否达到平衡，故A说法错误；B、根据化学平衡状态的定义，当体积分数不再改变，说明反应达到平衡，故B说法正确；C、用不同物质的反应速率表示，首先是反应方向是一正一逆，v正(CH3OH)说明反应向正反应方向进行，v逆(HCHO)反应向逆反应方向进行，然后速率之比等于化学计量数之比，因此当V正（CH3OH）=V逆（HCHO)，说明反应达到平衡，故C说法正确；D、根据M=m/n，组分都是气体，因此气体质量保持不变，反应前气体系数之和小于反应后气体系数，即气体物质的量增大，因此有当平均摩尔质量保持不变，说明反应达到平衡，故D说法正确；（3）考查电离平衡常数、弱电解质的电离和盐类水解，①根据电离平衡常数的意义，电离平衡常数越大，说明酸性或碱性越强，即HSCN的酸性强于CH3COOH，当两者浓度相等时，HSCN溶液中c(H＋)大于CH3COOH，因此开始时HSCN反应速率快；两者恰好完全反应后，溶质分别是CH3COONa和NaSCN，依据盐类水解的规律“越弱越水解”，CH3COO－水解程度大于SCN－，即c(CH3COO－)