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）_____υ（正）（填“＞”或“＜”）

②若改變條件使之從Y點到X點，則改變條件可以是___________。

（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】CH3OH（l）+ O2（g） =CO（g） + 2H2O（l）； ΔH＝﹣442.8 kJ∕mol ＞ 縮小體積增壓 7.0×10-5 mol·L-1 min-1 ＜ ＜ 6Co3++CH3OH+H2O===6Co2++CO2↑+6H+

【解析】

(1)據已知反應利用蓋斯定律解答；
(2) ①600K時Y點甲醇轉化率大于X點甲醇平衡轉化率；
②隨壓強增大，平衡向逆反應方向移動，甲醇轉化率減小；
(3) 根據反應速率來計算；根據溫度對化學平衡移動的影響知識來回答；催化劑不會引起化學平衡狀態的改變，會使反應速率加快，活性越高，速率越快；
(4)以Co3+做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO2而凈化，自身被還原為Co2+，原子守恒與電荷守恒可以知道，還原生成H+，配平書寫為: 6Co3++CH3OH+H2O===6Co2++CO2↑+6H+。

(1)已知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

據蓋斯定律，（①-②+③4）2得： CH3OH（l）+ O2（g） =CO（g） + 2H2O（l）； ΔH＝﹣442.8 kJ∕mol，
因此，本題正確答案是: CH3OH（l）+ O2（g） =CO（g） + 2H2O（l）； ΔH＝﹣442.8 kJ∕mol；
(2) ①600K時，Y點位于曲線的上方，要達到平衡狀態，轉化率降低，這說明反應向逆反應方向移動，所以甲醇的υ(逆)> υ(正)，

因此，本題正確答案是：>；
②因為正方應是體積增大的可逆反應，則從Y點到X點可采取的措施是縮小體積增壓，

因此，本題正確答案是：縮小體積增壓；
(3) 實驗(1)前20 min的平均反應速率υ（H2）===7.0×10-5 mol·L-1 min-1；

實驗溫度越高達到化學平衡時甲醇轉化率越大，②和③相比，③轉化率高所以T1<T2；②與①化學平衡狀態未改變，反應速率加快，則是加入了催化劑，催化劑的活性越高，速率越快，在相等時間內，②中甲醇的濃度變化比①快；

因此，本題正確答案是：7.0×10-5 mol·L-1 min-1；<；<；
(4) 電解池中陽極失去電子，發生氧化反應，則Co2+在陽極的電極反應式為Co2+－e-＝Co3+。Co3+將甲醇氧化成CO2和H+，而自身被還原為Co2+，所以反應的離子方程式為：6Co3++CH3OH+H2O===6Co2++CO2↑+6H+；
因此，本題正確答案是: 6Co3++CH3OH+H2O===6Co2++CO2↑+6H+。