Question

（本題16分）工業(yè)上利用CO2和H2在一定條件下反應合成甲醇。

（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),甲醇的平衡轉化率隨溫度變化曲線如下圖所示�；卮鹣铝袉栴}:

①脫氫反應的△H_____0，600K時，Y點甲醇的υ(正) _____υ(逆)（填“>”或“<”）

②從Y點到X點可采取的措施是_______________________________________________。

③有同學計算得到在t­1K時，該反應的平衡常數為8.1mol·L－1。你認為正確嗎？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）分別進行催化CH3-OH的脫氫實驗：

CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)

CH3OH的濃度（mol·L－1）隨時間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：實驗①的前20 min的平均反應速率 ν(H2)＝ ；實驗溫度T1 T2（填“>”、“<”）；催化劑的催化效率：實驗① 實驗②（填“>”、“<”）。

（4）用CH3-OH、空氣、KOH溶液和石墨電極可構成燃料電池。則該電池的負極反應式為：

___________________________________________。

 

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（2分）

③不正確（1分）。因為當CH3OH的起始濃度不同時，其轉化率就不等于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）根據題意，先寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的化學方程式，標明狀態(tài)，再根據蓋斯定律求算焓變。

（2）①由坐標圖可知，隨著溫度的升高，甲醇的平衡轉化率在不斷地增大，即是溫度升高，平衡向正反應方向移動，所以焓變大于0；②Y點在曲線的上方，在該溫度下，平衡轉化率應比Y點小，所以平衡當向逆進行，才能達到X點，所以正反應速率小逆反應速率；可以采用降溫或增大壓強的方法；③不正確，起始濃度不一樣，轉化率就不同了。

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

；該反應是吸熱反應，比較實驗①和實驗②達到平衡所需要的時間，便可判斷溫度的高低和催化劑的催化效果；

（4）負極發(fā)生的是氧化反應，所以先把這一部分CH3-OH -6e- → CO32-寫出來，因為電解質溶液是堿性的，C以CO32-存在，由電荷守恒可知，左邊當再加上OH-，右邊加上H2O，配平就可以了。

考點：熱化學方程式的書寫；影響化學平衡的因素；化學平衡常數的應用；化學反應速率的計算；電化學電極反應式的書寫。