Question

【題目】（一）工業上，在Cu2O/ZnO 作催化劑的條件下發生反應：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H

（1）已知：CH3OH(l)=CH3OH(g) △H=+35.2kJmol-1，根據表：

物質	H2(g)	CO(g)	CH3OH(l)
燃燒熱/kJmol-1	-285.8	-283.0	-726.5

反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=______kJmol-1

（2）向2L恒容密閉容器中通入1mol CO(g)和2mol H2(g)，發生反應合成甲醇，反應過程中n(CH3OH)與時間(t)及溫度的關系如圖1所示。在500℃恒壓條件下，請在圖1中畫出反應體系中n(CH3OH)與時間（t）變化總趨勢圖。

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（二）甲醇還可用CO2與H2在催化劑CZZA（普通銅基催化劑）作用下合成，相關反應如下：

反應ⅠCO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.2kJmol-1

反應ⅡCO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=41.2kJmol-1

（3）以CZZA/rGO為催化劑，在一定條件下，將1mol CO2與3mol H2通入恒容密閉容器中進行反應I和反應II，CO2的平衡轉化率和甲醇的選擇率（甲醇的選擇率：轉化的CO2中生成甲醇的物質的量分數）隨溫度的變化趨勢如圖2所示：

①在553K時，反應體系內CO的物質的量為______ mol

②隨著溫度的升高，CO2的平衡轉化率增加但甲醇的選擇率降低，請分析其原因：______

（三）（4）如圖為氯堿工業的裝置示意圖，a端進入的物質為______，工業上還可以利用該裝置，以四甲基氯化銨[(CH3)4NCl]水溶液為原料，通過電解法可制備四甲基氫氧化銨[(CH3)4NOH]，則收集到(CH3)4NOH的區域是______（填a、b、c或d），

Answer 1

【答案】-92.9 0.084 隨溫度升高，反應I放熱，平衡逆移，反應II吸熱，平衡正移且程度較大，所以CO2平衡轉化率增加但甲醇的選擇率降低 精制飽和食鹽水 d

【解析】

（1）H2(g)+O2(g)H2O(l) △H=-285.8kJmol-1①，

CO(g)+O2(g)CO2(g)△H=-283.0kJmol-1②，

CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-726.5kJ/mol③

CH3OH(l)=CH3OH (g) △H=+35.2kJmol-1④

將方程式2①+②-③-④得CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=(-285.8×2-283.0+726.5-35.2)kJ/mol=-92.9kJ/mol，故答案為：-92.9；

（2）該反應的正反應為氣體體積減小的反應，恒容條件下隨著反應進行壓強逐漸減小，恒壓條件下壓強不變，與恒容條件相比，相當于增大壓強平衡正向移動，且反應速率比恒容條件下大，則反應達到平衡時間縮短，生成的甲醇物質的量增大，所以其圖象為，故答案為：；

（3）①在553K時，甲醇的選擇率為60%，二氧化碳的轉化率為21%，則生成CO消耗的n(CO2)=1mol×21%×(1-60%)=0.084mol，根據C原子守恒計算生成的n(CO)=0.084mol，故答案為：0.084；②升高溫度，反應I為放熱反應，平衡逆向移動，反應II為吸熱反應，平衡正向移動且程度較大，所以CO2平衡轉化率增加但甲醇的選擇率降低，故答案為：隨溫度升高，反應I放熱，平衡逆移，反應II吸熱，平衡正移且程度較大，所以CO2平衡轉化率增加但甲醇的選擇率降低；

（4）氯堿工業中，陽極上氯離子失電子生成氯氣、陰極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子，離子交換膜為陽離子交換膜，鈉離子進入右側，則a為精制飽和食鹽水、b為稀NaCl溶液、d為NaOH溶液、c為稀NaOH溶液；工業上還可以利用該裝置，以四甲基氯化銨[(CH3)4NCl]水溶液為原料，通過電解法可制備四甲基氫氧化銨[(CH3)4NOH]，陽極上生成氯氣、陰極上生成氫氣，四甲基銨離子通過陽離子交換膜加入右側得到(CH3)4NOH，所以d處得到(CH3)4NOH，

故答案為：精制飽和食鹽水；d。