Question

【題目】甲醇可作為燃料電池的原料。工業上利用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。回答下列問題：

①600K時，Y點甲醇的υ(逆) (正)（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CH3OH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）電解法可消除甲醇對水質造成的污染，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（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）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水的熱化學方程式為CH3OH(l)+ O2(g) ＝ CO(g) + 2H2O(l) ΔH＝﹣442.8 kJ∕mol；

（2）①由圖可知，600K時，Y點甲醇的轉化率大于平衡時的轉化率，說明反應逆向進行，則甲醇的υ(逆)> (正)，②由圖可知，升溫，甲醇的平衡轉化率增大，說明正向是吸熱反應，從Y點到X點應該讓反應逆向進行，所以可采取降溫的措施，又因為正向是體積增大的反應，還可采取增大壓強的措施；③當甲醇的起始濃度不一樣時，轉化率就不一定等于90%，所以在t1K時，該反應的平衡常數為8.1mol·L－1是不正確的；

（3）由表中數據可知，實驗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；實驗②③相比，實驗③甲醇的起始濃度是實驗②的2倍，而達平衡時的濃度卻小于2倍，說明T1到T2平衡向正向移動，而反應為吸熱反應，所以T2大于T1；實驗①、②值起始濃度相等，但到達平衡的時間實驗②小于①，所以催化劑的催化效率：實驗①＜實驗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+