Question

【題目】甲醇是一種重要的化工原料，有著重要的用途和應用前景。請回答下列問題：

（1）工業生產甲醇的常用方法是CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH＝－90.8 kJ·mol－1。

已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1；

H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－241.8 kJ·mol－1；

2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566.0 kJ·mol－1；

CH3OH(g)===CH3OH(l) ΔH＝－37.3 kJ·mol－1。

計算液體CH3OH的燃燒熱為 。

（2）污水中的含氮化合物，通常先用生物膜脫氮工藝進行處理，在硝化細菌的作用下將NH氧化為

NO（2NH4++3O2＝2HNO2+2H2O +2H+；2HNO2 +O2＝2HNO3）。然后加入甲醇，甲醇和NO反應轉化為兩種無毒氣體。寫出加入甲醇后反應的離子方程式： 。

（3）甲醇不完全燃燒產生的CO可利用I2O5來除去，其反應為5CO(g)+I2O5(s)5CO2(g) +I2(s)。不

同溫度下，向裝有足量I2O5固體的2 L恒容密閉容器中通入2 mol CO，測得的CO2體積分數隨著時間

t變化曲線如圖所示。則：

①T2溫度時，0~0.5 min的反應速率v(CO)= 。

②T1溫度時，反應達到平衡，CO的轉化率為 ，化學平衡常數K= （用具體數值表示）。

③下列說法正確的是 （填編號）。

A．容器內壓強不變，表明反應達到平衡狀態

B．容器內氣體密度不變，表明反應達到平衡狀態

C．單位時間內，消耗a mol CO，同時消耗2a mol CO2， 表明反應v(正)<v(逆)

D．兩種溫度下，c點時體系中混合氣體的壓強相等

E．反應5CO(g)+I2O5(s)5CO2(g)+I2(s)為吸熱反應

（4）將500 mL（標準狀況）甲醇不完全燃燒產生的氣體樣品通過盛有足量I2O5的干燥管，170 ℃下充分反應，用水—乙醇液充分溶解產物I2，定容到100 mL。取25.00 mL，用0.0100 mol·L－1 Na2S2O3標準溶液滴定，消耗標準溶液20.00 mL，則樣品氣中CO的體積分數為 。（已知：氣體樣品中其他成分與I2O5不反應；2Na2S2O3＋I2＝2NaI＋Na2S4O6）

Answer 1

【答案】（1）726.5 kJ·mol－1；

（2）6NO3－＋5CH3OH＋6H＋＝3N2↑＋5CO2↑＋13H2O；

（3）①0.8 mol·L－1·min－1；②80%，1024；③BC；（4）8.96%。

【解析】

試題分析：（1）甲醇燃燒的反應：

CH3OH(l)＋3/2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)，

CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ，

2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)，

2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)，

CH3OH(g)=CH3OH(l) ，

②－①＋③/2－④，得出：CH3OH(l)＋3/2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) △H=－726.5 kJ·mol－1；（2）甲醇和NO3－反應轉化成兩種無毒氣體，無毒氣體為N2和CO2，CH3OH中C顯－2，由－2價→＋4價，NO3－中N有＋5價→0價，利用化合價的升降法進行配平，其離子反應方程式為：6NO3－＋5CH3OH＋6H＋＝3N2↑＋5CO2↑＋13H2O；（3）①反應前后氣體系數之和相等，CO2的反應速率是v(CO2)=2×0.4/(2×0.5)mol/(L·min)=0.8 mol/(L·min)，根據化學反應速率之比等于化學計量數之比，即v(CO)=0.8mol/(L·min)；②CO的轉化率為2×0.8/2×100%=80%；故錯誤；(4)達到平衡時，c(CO2)=2×0.8/2mol·L－1，c(CO)=(2－0.8×2)/2mol·L－1=0.2mol·L－1，K=c5(CO2)/c5(CO)=(0.8/0.2)5=1024；③A、反應前后氣體系數之和相等，因此壓強不變，不能達到平衡，故錯誤；B、根據密度的定義，氣體質量增加，但容器的體積不變，因此密度不變，說明反應達到平衡，故正確；C、CO和CO2的氣體系數之和相等，消耗CO2多，說明反應向逆反應方向進行，即v正小于v逆，故正確；D、根據圖像T2的溫度比T1的溫度高，因此T2中氣體壓強大于T1，故錯誤；E、T2的溫度高于T1的溫度，隨著溫度的升高CO2的體積分數降低，說明正反應方向是放熱反應，原溶液中生成n(I2)=20×10－3×0.01×100/(2×25)mol=4×10－4mol，生成n(CO)=5×4×10－4mol=2×10－3mol，CO的體積分數為2×10－3×22.4/500×10－3×100%=8.96%。