Question

【題目】甲醇既是重要的化工原料，又可作為燃料。利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2 )在催化劑作用下合成甲醇，發生的主要反應如下：

①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1

②CO2(g)+3H2(g)CH 3OH(g)+H2O(g) △H2

③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H3

已知反應①中相關的化學鍵鍵能數據如下：

化學鍵	H—H	C—O		H—O	C—H
E/(kJ mol-1)	436	343	1076	465	413

回答下列問題：

（1）CH3OH中氧在周期表中位于___，屬于___區元素，與其同周期相鄰兩種元素原子的第一電離能由大到小的順序為___（用元素符號表示），其原因是___。

（2）寫出CH3OH的結構式___；反應①的熱化學方程式(熱量用具體數值表示)___。

（3）當△H2=-58kJ mol-1，則△H3=__kJ mol-1。

（4）CO和H2的混合氣體又稱水煤氣，可由水和煤在一定條件下產生，寫出該反應的化學方程式___。

Answer 1

【答案】第二周期VIA族 P F＞N＞O 同一周期從左至右第一電離能逐漸增大，但N元素2p軌道為半充滿穩定狀態，第一電離能反常增大，因而F＞N＞O CO（g）+2H2（g）CH3OH（g） △H=-99kJ mol-1 +41 C +H2OCO+H2

【解析】

（1）O為8號元素，核外有8個電子為非金屬元素；同周期從左向右，第一電離能逐漸增大；

（2）甲醇中各原子都是以共價單鍵結合形成的；根據△H=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能計算出反應熱后，書寫正確的熱化學方程式；

（3）根據蓋斯定律可知，反應②-反應①=反應③，據此計算△H3；

（4）C與水蒸氣反應生成CO和H2。

（1）O為8號元素，位于第二周期第VIA族，位于P區；與其同周期相鄰兩種元素為N、F，同周期，從左向右，第一電離能逐漸增大，但N元素2p軌道為半充滿穩定狀態，第一電離能反常增大，因此第一電離能F＞N＞O；

（2）甲醇中各原子都是以共價單鍵結合形成的，結構式為：；對于反應①的反應熱△H=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能，因此△H1=1076+2×436-(3×413+343+465) kJ mol-1=-99 kJ mol-1，因此熱化學方程式為：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g） △H=-99kJ mol-1；

（3）根據蓋斯定律可知，反應②-反應①=反應③，因此△H3=△H2-△H1=-58 kJ mol-1-(-99 kJ mol-1)=+41 kJ mol-1;

（4）C與水蒸氣反應生成CO和H2，反應方程式為：C +H2OCO+H2。