Question

(15分)（1）已知在常溫常壓下：

① 2CH3OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+4H2O(g) △H= -1275.6 kJ·mol－1

② H2O(l) H2O(g) △H= + 44.0 kJ.mol－1

寫出表示甲醇燃燒熱的熱化學方程式 。

（2）甲醇是一種重要的化工原料，又是一種可再生能源，具有開發(fā)和應用的廣闊前景。

方法一	CO(g) +2H2(g) CH3OH(g)
方法二	CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g)

工業(yè)上可用如下方法合成甲醇：

 

 

 

方法一 方法二

①方法一：該反應的△S 0（填“＞”或“＜”）。圖中曲線a到曲線b的措施是

，恒溫恒容時，下列說法能說明反應到達平衡狀態(tài)的是 。

A.體系的平均摩爾質量不再改變 B. V(CO)= V(CH3OH)

C. H2的轉化率達到了最大限度 D. △H不再改變

②方法二：將CO2和H2按物質的量之比1:3充入體積為2.0L的恒容密閉容器中反應，如圖兩條曲線分別表示壓強為0.1 MPa和5.0 MPa下CO2轉化率隨溫度的變化關系，其中a點的平衡常數表達式為： ；a，b兩點化學反應速率別用Va、Vb表示，則Va Vb（填“大于”、“小于”或“等于”）。 已知原子利用率=期望產物的總質量與生成物的總質量之比，則方法一的原子利用率是方法二的原子利用率的 倍(保留兩位小數).

（3）甲醇對水質會造成一定的污染，有一種電化學法可消除這種污染，其原理是通電后將Co2＋氧化成Co3＋，然后以Co3＋做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO2而凈化。寫出除去甲醇的離子方程式 。

 

Answer 1

（1）CH3OH(l)十O2(g) CO2(g)+2H2O(l) △H= －725.8kJ/mol

（2）①＜ 加入催化劑、AC； ② 大于 1.56

（3）　6Co3＋＋CH3OH＋H2O=CO2↑＋6Co2＋＋6H＋

【解析】

試題分析：（1）甲醇的燃燒熱是1mold的甲醇完全燃燒產生液態(tài)水和氣態(tài)二氧化碳時所釋放飛熱量。根據題意可得燃燒熱數值為1275.6 kJ/mol÷2+2×44.0 kJ.mol=725.8kJ/mol，所以燃燒熱的化學方程式為CH3OH(l)十O2(g) CO2(g)+2H2O(l) △H= －725.8kJ/mol;(2)①在方法一中由于消耗3mol的氣體產生了1mol的氣體，所以體系的混亂程度減小，因此該反應的△S＜0；圖中曲線a的活化能大，而曲線b的活化能小，所以曲線a到曲線b的措施是加入催化劑；A.因為反應前后氣體的體積不等，若反應未達到平衡，則氣體的物質的量就要發(fā)生變化，體系的平均摩爾質量也要改變，若體系的平均摩爾質量不變，則氣體的物質的量不變，反應達到平衡。正確。B. 因為在方程式中CO與CH3OH的系數相同，所以任何時刻都存在V(CO)= V(CH3OH)，因此該條件不能作為判斷平衡的標志。錯誤。C. 若反應未達到平衡，則H2的轉化率就沒有達到了最大限度�，F(xiàn)在H2的轉化率達到了最大限度,說明反應達到了平衡狀態(tài)。正確。D. 對于一個確定的反應，其△H不會因為反應進行的程度的大小而發(fā)生改變。因此該條件不能作為判斷化學反應平衡狀態(tài)的標志。錯誤。故選項為AC。②反應CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g) 在a點時的平衡常數是 由于a，b兩點對應的溫度相同，CO2的轉化率a>b，說明壓強a>b,在其它條件不變時增大壓強，物質的濃度增大，化學反應速率加快，所以Va>Vb表示；在方法一中由于反應物的原子全部轉化為生成物，所以其原子利用率是100%；而方法二中原子利用率是32÷(32+18)×100%=64%.因此方法一的原子利用率是方法二的原子利用率的100% ÷64% =1.56。（3）根據題意可得Co3+除去甲醇的離子方程式是6Co3＋＋CH3OH＋H2O=CO2↑＋6Co2＋＋6H＋。

考點：考查熱化學方程式和離子方程式的書寫、體系的混亂程度和化學平衡狀態(tài)的判斷、平衡常數的表達式的書寫、原子利用率的計算的知識。