2. 16分)甲醇又称“木醇”或“木精”,沸点64.7℃,是无色有酒精气味易挥发的液体。甲醇有毒,误饮5~10mL能双目失明,大量饮用会导致死亡。甲醇是重要的化学工业基础原料和液体燃料,可用于制造甲醛和农药,并常用作有机物的萃取剂和酒精的变性剂等。
(1)工业上可利用CO
2和H
2生产甲醇,方程式如下:
CO
2(g)+3H
2(g)
CH
3OH(l)+H
2O (g) △H=Q
1kJ·mol
-1又查资料得知:①CH
3OH(l)+1/2 O
2(g)
CO
2(g)+2H
2(g)△H=Q
2kJ·mol
-1②H
2O(g)=H
2O(l) △H= Q
3kJ·mol
-1,则表示甲醇的燃烧热的热化学方程式为
。
(2)工业上可用CO和H
2O (g) 来合成CO
2和H
2,再利用(1)中反应原理合成甲醇。某温度下,将1molCO和1.5molH
2O充入10L固定密闭容器中进行化学反应:CO(g)+H
2O(g)
CO
2(g)+H
2(g) △H>0,当反应进行到10min时达到平衡,此时测得H
2为0.6 mol。回答下列问题:
①0~10min内H
2O(g)的平均反应速率为
。
②若想加快正反应速率的同时提高CO的转化率,可以采用的方法是
。
a.升高温度 b.缩小容器的体积
c.增大H
2O (g)的浓度 d.加入适当的催化剂
③若保持温度容积不变再向其中充入1molCO和0.5molH
2O(g),重新达到化学平衡状态时,此时平衡混合气体中H
2的体积分数为
。
(3)甲醇燃料电池是符合绿色化学理念的新型燃料电池,下图是以甲醇燃料电池(甲池)为电源的电解装置。已知:A、B、C、D、E、F都是惰性电极,丙中为0.1 mol/L CuSO
4溶液 (假设反应前后溶液体积不变),当向甲池通入气体a和b时,D极附近呈红色。回答下列问题:
① a物质是
,A电极的电极反应式为
。
② 乙装置中的总化学反应方程式为
。
③ 当乙装置中C电极收集到224mL(标况下)气体时, 丙中溶液的pH=
。