Question

【題目】一氧化碳是一種用途相當廣泛的化工基礎原料。可以還原金屬氧化物，可以用來合成很多有機物如甲醇（CH3OH）、二甲醚（CH3OCH3）等，還可以作燃料。

(1)在壓強為0.1 MPa條件下，將a mol CO與3a mol H2的混合氣體在催化劑作用下能自發反應生成甲醇： CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) △H<0

① 該反應的平衡常數表達式為____________。

② 若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產率的是___________。

A．升高溫度 B．將CH3OH(g)從體系中分離

C．充入He，使體系總壓強增大 D．再充入1 mol CO和3 mol H2

(2）已知：① CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) △H1 ＝－90.7 kJ·mol－1

② 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g) △H2 ＝－23.5 kJ·mol－1

③ CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) △H3 ＝－41.2 kJ·mol－1

則 3CO(g)＋3H2(g) CH3OCH3(g)＋CO2(g)的 △H ＝_______kJ·mol－1

(3)甲醇也是新能源電池的燃料，但它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： 2滴甲醇，1mL 1.0mol·L—1硫酸，4mL 0.1mol·L—1硫酸鈷 (CoSO4）混合溶液，插上兩根惰性電極，通電，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。實驗室用圖裝置模擬上述過程：

① 檢驗電解時產生的CO2氣體，井穴板穴孔內應盛放___________溶液。

② 寫出凈化甲醇的離子方程式______________________。

Answer 1

【答案】K= BD △H＝—246.1 澄清石灰水 6Co3++CH3OH + H2O＝CO2↑+6 Co2++6H+

【解析】

（1）①依據化學方程式和平衡常數概念書寫平衡常數表達式；

②增加甲醇產率需要平衡正向進行，依據平衡移動原理結合反應特征是氣體體積減小的放熱反應分析選項判斷；

（2）依據熱化學方程式和蓋斯定律計算得到所需熱化學方程式；

（3）①檢驗二氧化碳應用澄清石灰水檢驗；

②甲醇被氧化生成二氧化碳，Co3＋被還原生成Co2＋．

（1）①CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H＜0，反應的平衡常數K= ；

②反應是氣體體積減小的放熱反應，若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產率：

A．升高溫度，平衡逆向進行，甲醇產率減小，故A錯誤；

B．將CH3OH（g）從體系中分離，平衡正向進行，甲醇產率增大，故B正確；

C．充入He，使體系總壓強增大，分壓不變，平衡不移動，故C錯誤；

D．再充入1mol CO和3mol H2 ，反應物濃度按比例增大，相當于增大壓強，平衡正向進行，甲醇產率增大，故D正確；

故答案為：BD；

(2）已知：① CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) △H1 ＝－90.7 kJ·mol－1

② 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g) △H2 ＝－23.5 kJ·mol－1

③ CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) △H3 ＝－41.2 kJ·mol－1

依據蓋斯定律計算①×2+②+③得到：3CO（g）+3H2（g）CH3OCH3（g）+CO2（g）的△H=-246.1KJ·mol－1；

（3）①檢驗電解時產生的CO2氣體，用澄清石灰水檢驗二氧化碳的存在，井穴板穴孔內應盛放澄清石灰水；

②甲醇被氧化生成二氧化碳，Co3＋被還原生成Co2＋，溶液呈酸性，則生成物中含有氫離子，所以該反應離子方程式為：6Co3＋+CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2＋+6H＋。