Question

（本題16分）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(xiě)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�；卮鹣铝袉�(wèn)題:

①脫氫反應(yīng)的△H_____0，600K時(shí)，Y點(diǎn)甲醇的υ(正) _____υ(逆)（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(qǐng)說(shuō)明理由__________________________________________________________________________。

（3）納米級(jí)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CH3-OH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(hào)	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）用CH3-OH、空氣、KOH溶液和石墨電極可構(gòu)成燃料電池。則該電池的負(fù)極反應(yīng)式為：

___________________________________________。

 

Answer 1

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

（2）①> （2分）②< （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）CH3-OH + 8OH- + 6e- = CO32- + 6H2O （2分）

【解析】

試題分析：

（1）根據(jù)題意，先寫(xiě)出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的化學(xué)方程式，標(biāo)明狀態(tài)，再根據(jù)蓋斯定律求算焓變。

（2）①由坐標(biāo)圖可知，隨著溫度的升高，甲醇的平衡轉(zhuǎn)化率在不斷地增大，即是溫度升高，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以焓變大于0；②Y點(diǎn)在曲線的上方，在該溫度下，平衡轉(zhuǎn)化率應(yīng)比Y點(diǎn)小，所以平衡當(dāng)向逆進(jìn)行，才能達(dá)到X點(diǎn)，所以正反應(yīng)速率小逆反應(yīng)速率；可以采用降溫或增大壓強(qiáng)的方法；③不正確，起始濃度不一樣，轉(zhuǎn)化率就不同了。

（3）審清題意“實(shí)驗(yàn)①的前20 min，ν(H2)”，ν(H2)=（0.050-0.0486）mol·L-1/20min

；該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，比較實(shí)驗(yàn)①和實(shí)驗(yàn)②達(dá)到平衡所需要的時(shí)間，便可判斷溫度的高低和催化劑的催化效果；

（4）負(fù)極發(fā)生的是氧化反應(yīng)，所以先把這一部分CH3-OH -6e- → CO32-寫(xiě)出來(lái)，因?yàn)殡娊赓|(zhì)溶液是堿性的，C以CO32-存在，由電荷守恒可知，左邊當(dāng)再加上OH-，右邊加上H2O，配平就可以了。

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)；影響化學(xué)平衡的因素；化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用；化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算；電化學(xué)電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)。