Question

【題目】甲醇可作為燃料電池的原料。工業(yè)上利用CO2和H2在一定條件下反應(yīng)合成甲醇。

（1）已知在常溫常壓下：

① 2CH3OH(l) ＋ 3O2(g) ＝ 2CO2(g) ＋ 4H2O(g) ΔH＝－1275.6 kJ／mol

② 2CO (g)+ O2(g) ＝ 2CO2(g) ΔH＝－566.0 kJ／mol

③ H2O(g) ＝ H2O(l) ΔH＝－44.0 kJ／mol

寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式： 。

（2）甲醇脫氫可制取甲醛CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)，甲醇的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化曲線如下圖所示。回答下列問題：

①600K時(shí)，Y點(diǎn)甲醇的υ(逆) (正)（填“>”或“<”）

②從Y點(diǎn)到X點(diǎn)可采取的措施是____________________________。

③有同學(xué)計(jì)算得到在t1K時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為8.1mol·L－1。你認(rèn)為正確嗎？請說明理由 。

（3）納米級Cu2O由于具有優(yōu)良的催化性能而受到關(guān)注。在相同的密閉容器中，使用不同方法制得的Cu2O（Ⅰ）和（Ⅱ）分別進(jìn)行催化CH3OH的脫氫實(shí)驗(yàn)：CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)

CH3OH的濃度（mol·L－1）隨時(shí)間t (min)變化如下表：

序號	溫度	0	10	20	30	40	50
①	T1	0.050	0.0492	0.0486	0.0482	0.0480	0.0480
②	T1	0.050	0.0488	0.0484	0.0480	0.0480	0.0480
③	T2	0.10	0.094	0.090	0.090	0.090	0.090

可以判斷：實(shí)驗(yàn)①的前20 min的平均反應(yīng)速率 ν(H2)＝ ；實(shí)驗(yàn)溫度T1 T2（填“>”、“<”）；催化劑的催化效率：實(shí)驗(yàn)① 實(shí)驗(yàn)②（填“>”、“<”）。

（4）電解法可消除甲醇對水質(zhì)造成的污染，原理是：通電將Co2+氧化成Co3+，然后Co3+將甲醇氧化成CO2和H+（用石墨烯吸附除去Co2+）。現(xiàn)用如下圖所示裝置模擬上述過程， 除去甲醇的離子方程式為 。

Answer 1

【答案】（1）CH3OH(l)+ O2(g) ＝ CO(g) + 2H2O(l) ΔH＝﹣442.8 kJ∕mol （2分）

（2）① > （2分）

② 降低溫度和增大壓強(qiáng)（2分）

③ 不正確（1分）。

因?yàn)楫?dāng)CH3OH的起始濃度不同時(shí)，其轉(zhuǎn)化率就不等于90%。（1分）

（3）7.0×10-5 mol·L-1 min-1（2分） <（1分） <（1分）

（4）6Co3++CH3OH+H2O ==6Co2++CO2↑+6H+（2分）

【解析】

試題分析：（1）① 2CH3OH(l) ＋ 3O2(g) ＝ 2CO2(g) ＋ 4H2O(g) ΔH＝－1275.6 kJ／mol

② 2CO (g)+ O2(g) ＝ 2CO2(g) ΔH＝－566.0 kJ／mol

③ H2O(g) ＝ H2O(l) ΔH＝－44.0 kJ／mol

根據(jù)蓋斯定律，①-②+4×③，得甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為CH3OH(l)+ O2(g) ＝ CO(g) + 2H2O(l) ΔH＝﹣442.8 kJ∕mol；

（2）①由圖可知，600K時(shí)，Y點(diǎn)甲醇的轉(zhuǎn)化率大于平衡時(shí)的轉(zhuǎn)化率，說明反應(yīng)逆向進(jìn)行，則甲醇的υ(逆)> (正)，②由圖可知，升溫，甲醇的平衡轉(zhuǎn)化率增大，說明正向是吸熱反應(yīng)，從Y點(diǎn)到X點(diǎn)應(yīng)該讓反應(yīng)逆向進(jìn)行，所以可采取降溫的措施，又因?yàn)檎�向是體積增大的反應(yīng)，還可采取增大壓強(qiáng)的措施；③當(dāng)甲醇的起始濃度不一樣時(shí)，轉(zhuǎn)化率就不一定等于90%，所以在t1K時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為8.1mol·L－1是不正確的；

（3）由表中數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)①的前20 min CH3OH的濃度變化了0.0014mol/L，則生成氫氣濃度是0.0014mol/L， ν(H2)＝0.0014/20＝7.0×10-5 mol·L-1 min-1；實(shí)驗(yàn)②③相比，實(shí)驗(yàn)③甲醇的起始濃度是實(shí)驗(yàn)②的2倍，而達(dá)平衡時(shí)的濃度卻小于2倍，說明T1到T2平衡向正向移動(dòng)，而反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，所以T2大于T1；實(shí)驗(yàn)①、②值起始濃度相等，但到達(dá)平衡的時(shí)間實(shí)驗(yàn)②小于①，所以催化劑的催化效率：實(shí)驗(yàn)①＜實(shí)驗(yàn)②；

（4）Co3+將甲醇氧化成CO2和H+，自身被還原為Co2+，所以離子方程式為6Co3++CH3OH+H2O ==6Co2++CO2↑+6H+