Question

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

①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH1 （已知：CO的結構與N2相似）

②CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)ΔH2

③CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH3

回答下列問題:

(1)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	C=O	H-O	C-H
E/(KJ/mol)	436	343	1076	465	413

由此計算ΔH1=______kJ·mol-1，已知ΔH2=-58kJ·mol-1，則ΔH3=_____kJ·mol-1。

(2)已知:

若甲醇的燃燒熱為ΔH3，試用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示CO(g)+2H2(g) CH3OH(l)的ΔH=________。若ΔH1=-285.8 kJ·mol-1，ΔH2=+283.0 kJ·mol-1，某H2和CO的混合氣體完全燃燒時放出113.74 kJ熱量，同時生成3.6g液態水，則原混合氣體中H2和CO的物質的量之比為______。

(3)以CH4和H2O為原料，通過下列反應也可以制備甲醇。

Ⅰ:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.0 kJ·mol-1

Ⅱ:CO(g)+2H2(g)= =CH3OH (g)ΔH=-129.0 kJ·mol-1

CH4(g)+H2O(g)反應生成CH3OH(g)和H2(g)的熱化學方程式為__________.

Answer 1

【答案】 -99 +41 2ΔH1-ΔH2-ΔH3 略 CH4(g)+H2O(g)=CH3OH(g)+H2(g) ΔH=+77kJ·mol-1

【解析】（1）反應熱=反應物總鍵能-生成物總鍵能，故△H1=1076kJ．mol-1+2×436kJ．mol-1-（3×413+343+465）kJ．mol-1=-99kJ．mol-1；根據蓋斯定律：反應②-反應①=反應③，故△H3=△H2-△H1=-58kJ．mol-1-（-99kJ．mol-1）=+41kJ．mol-1；

（2）甲醇的燃燒熱為ΔH3為反應③，圖示反應1、II分別為反應①、反應②，根據蓋斯定律，CO(g)+2H2(g) CH3OH(l)的ΔH=反應①×2—反應②—反應③=2ΔH1-ΔH2-ΔH3；

水的物質的量為0.2mol，由2H2+O2═2H2O可知，n（H2）=n（H2O）=0.2mol，由2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H=-571.6kJmol-1可知0.2molH2燃燒放出的熱量為57.16KJ，則CO燃燒放出的熱量為113.74KJ-57.16KJ=56.58KJ，設混合氣體中CO的物質的量為x，則

CO（g）+1/2 O2（g）=CO2（g）△H=-283kJmol-1

283KJ

x 56.58KJ

解得x=0.2mol，即n（CO）=0.20mol，原混合氣體中H2和CO的物質的量均為0.2mol，H2和CO的物質的量之比為1：1。

（3）CH4(g)+H2O(g)反應生成CH3OH(g)和H2(g)的ΔH=+206.0 kJ·mol-1+（-129.0 kJ·mol-1）=+77kJ·mol-1。CH4(g)+H2O(g)==CH3OH(g)+ H2(g)，ΔH=+77kJ·mol-1。