Question

有效利用現有資源是解決能源問題的一種實際途徑。發展“碳一化學”，開發利用我國相對豐富的煤炭資源具有重要的戰略意義和經濟價值。下面是以焦炭為原料，經“碳一化學”途徑制取乙二醇的過程：

（1）該過程中產生的的CO可繼續與水蒸氣發生可逆反應得到CO2和H2，此反應的平衡常數表達式K＝_____________。

（2）CH3OH（l）氣化時吸收的熱量為27kJ／mol，CH3OH（g）的燃燒熱為677kJ／mol，請寫出CH3OH（l）燃燒熱的熱化學方程式_____________。

（3）“催化還原”反應制乙二醇原理如下： CH3OOC—COOCH3（g）＋4H2（g）HOCH2－CH2OH（g）＋2CH3OH（g）? △H＝－34kJ／mol

為探究實際生產的最佳條件，某科研小組進行了多方面研究。如圖表示乙二醇達到平衡時的產率隨原料投料比[n（氫氣）／n（草酸二甲酯）]和壓強的變化關系，其中三條曲線分別表示體系壓強為1.5MPa、2．5MPa、3．5MPa的情況，則曲線丙對應的壓強是P（丙）＝_____________。

（4）草酸二甲酯水解產物草酸（H2C2O4）為二元中強酸①草酸氫鉀溶液中存? 在如下平衡： H2OH＋＋OH－、HC2O4-H＋＋C2O42-和____________。

②向0．1mol／L的草酸氫鉀溶液里滴加NaOH溶液至中性，此時溶液中各粒子濃度關系正確的是__________（填序號）。

A．c（K＋）＋c（Na＋）＝c（HC2O4-）＋c（C2O42-）

B．c（K＋）＝c（HC2O4-）＋c（H2C2O4）＋c（C2O42-）

C．c（Na＋）＝c（H2C2O4）＋c（C2O42-）

D．c（K＋）＞c（Na＋）

（5）以甲醇為原料，使用酸性電解質構成燃料電池，該燃料電池的負極反應式為_____________；若以甲烷代替該燃料電池中的甲醇，向外界提供相等電量，則每代替3.2g甲醇，所需標準狀況下的甲烷的體積為____________L。

 

Answer 1

【答案】

（1）

（2）CH3OH（l）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）? ΔH=--650KJ/mol

（3）1. 5Mpa;

（4）? ①HC2O4-+H2O=H2C2O4+OH-. ②? B D

（5） CH3OH+ H2O-6e-= CO2+6H+。1.68

【解析】

試題分析： （1）CO和水蒸汽反應的化學方程式為：CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g）。化學平衡常數是可逆反應達到平衡狀態時各生成物濃度冪指數的乘積與個反應物濃度冪指數乘積的比。因此根據平衡常數的定義可得該反應的化學平衡常數的表達式為：。（2） 燃燒熱是1mol的物質完全燃燒產生穩定的氧化物時所放出的熱量。則CH3OH（l）燃燒熱的熱化學方程式為CH3OH（l）+ 3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）? ΔH=--650KJ/mol （3）由制取乙二醇的想方程式CH3OOC—COOCH3（g）＋4H2（g）HOCH2－CH2OH（g）＋2CH3OH（g） △H＝－34kJ／mol 可以看出：在相同的投料比時，壓強越大，化學反應速率越快，達到平衡所需要的時間就越短。因為丙對應的反應達到平衡所需要的時間最長，所以應該是壓強最小的1.5MPa的情況。（4）草酸（H2C2O4）為二元中強酸，所以草酸氫鉀是強堿弱酸鹽。在其溶液中存在的弱電解質的電離平衡H2OH＋＋OH－、HC2O4-H＋＋C2O42-及弱酸根離子的水解平衡：HC2O4-+H2OH2C2O4+OH-。②A.任何溶液都存在著電荷守恒。所以有關系：c（K＋）＋c（Na＋）+c（H+）＝c（HC2O4-）＋2c（C2O42-）+c（OH-）.因為溶液呈中性，所以c（H+）＝c（OH-）。兩式相減可得：c（K＋）＋c（Na＋）＝c（HC2O4-）＋2c（C2O42-）.錯誤。B.根據物料守恒可得c（K＋）＝c（HC2O4-）（始）= c（HC2O4-）＋c（H2C2O4）＋c（C2O42-）。正確。C. 根據A可知c（K＋）＋c（Na＋）＝c（HC2O4-）＋2c（C2O42-）.而c（K＋）＝c（HC2O4-）（始）= c（HC2O4-）＋c（H2C2O4）＋c（C2O42-），所以c（Na＋）＝c（C2O42-） —c（H2C2O4）.錯誤。KHC2O4電離使溶液顯酸性，c（K＋）＝c（HC2O4-）（始），c（Na＋）= c（HC2O4-）（電離）。但是弱酸根離子HC2O4-電離程度是很微弱的，c（HC2O4-）（始）> c（HC2O4-）（電離）。所以c（K＋）>c（Na＋）。正確。因此選項為B、D。（5）以甲醇為原料，使用酸性電解質構成燃料電池，該燃料電池的負極為甲醇，電極反應式為CH3OH+ H2O-6e-= CO2+6H+，發生氧化反應；正極為O2，電極反應式為O2+ 4e-+ 4H+=2H2O.n（CH3OH）=3.2g÷32g/mol=0.1mol.所以根據電極反應式可知電子轉移0.6mol，而每mol的甲烷在反應時轉移電子8mol，因此需要消耗甲烷的物質的量為0.6mol÷8=0.075mol. 故所需標準狀況下的甲烷的體積為0.075mol×22.4L/mol=1.68L.

考點：考查化學平衡常數的表達式、外界條件對化學平衡的影響、熱化學方程式的書寫、微粒濃度的比較、弱電解質的電離平衡及水解平衡、原電池反應原理及有關計算的知識。