I.能源短缺是人类面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。
(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应 I:CO
2(g)+3H
2(g)

CH
3OH(g)+H
2O(g) △H
1反应 II:CO(g)+2H
2(g)

CH
3OH(g) △H
2下表所列数据是反应Ⅱ在不同温度下的化学平衡常数(K)
温度
| 250℃
| 300℃
| 350℃
|
K
| 2.041
| 0.270
| 0.012
|
①由表中数据判断△H
2____0(填“>”、“<”或“=”)
②若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是____
A.升高温度 B.将CH
3OH(g)从体系中分离
C.使用合适的催化剂 D.充入He,使体系总压强增大
③某温度下,将2molCO和6molH
2充入2L的恒容密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO) =0.2mol/L,则CO的转化率为______,此时的温度为___(从上表中选择);
④恒温下,1 molCO和nmolH
2在一个容积可变的密闭容器中反应达到平衡后,生成 amolCH
3OH。若起始时放入3molCO、3nmolH
2,则达平衡时生成CH
3OH_______mol。
II.25℃时,电离平衡常数:
化学式
| CH3COOH
| H2CO3
| HClO
|
电离平衡常数
| 1.8×10-5
| K1 4.3×10-7 K2 5.6×10-11
| 3.0×10-8
|
(1)下列四种离子结合质子的能力由大到小的顺序是__________;(填编号)
A.CO
32- B.ClO
- C.CH
3COO
- D.HCO
3-(2)下列反应不能发生的是:________
A.CO
32-+CH
3COOH=CH
3COO
-+CO
2↑+H
2O
B.ClO
-+CH
3COOH=CH
3COO
-+HClO
C.CO
32-+HClO=CO
2↑ +H
2O +ClO
-D.2ClO
-+CO
2+H
2O=CO
32-+2HClO
(3)用蒸馏水稀释0.10 mol/L的醋酸,则下列各式表示的数值随水量的增加而增大的是_____;
A.

B.

C.
D.

(4)体积为10mLpH=2的醋酸溶液与一元酸HX分别加水稀释至1000mL,稀释过程 pH 变化如图,则HX的电离平衡常数_______(填“大于”、“等于”或“小于”)醋酸的平衡常数,稀释后,HX溶液中水电离出来的c(H
+)______醋酸溶液中水电离出来的 c(H
+)(填“大于”、“等于”或“小于”)

III.以CH
3OH燃料电池为电源电解法制取ClO
2。二氧化氯(ClO
2)为一种黄绿色气体,是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。
①CH
3OH燃料电池放电过程中,通入O
2的电极附近溶液的pH_____(填“增大”、“减小”或“不变”),负极反应式为________。
②图中电解池用石墨作电极,在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO
2。阳极产生ClO
2的反应式为_________。

③电解一段时间,从阴极处收集到的气体比阳极处收集到气体多6.72L时(标准状况,忽略生成的气体溶解),停止电解,通过阳离子交换膜的阳离子为_________mol。
④在阴极室中加入少量的NaOH的作用是__________。