Question

(15分）甲醇可作為燃料電池的原料。工業(yè)上利用CO2和H2在一定條件下反應(yīng)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(tài)水的熱化學(xué)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(zhuǎn)化率隨溫度變化曲線如下圖所示�；卮鹣铝袉栴}：

①600K時(shí)，Y點(diǎn)甲醇的υ(逆) (正)（填“>”或“<”）

②從Y點(diǎn)到X點(diǎn)可采取的措施是______________________________________。

③有同學(xué)計(jì)算得到在t­1K時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為8.1mol·L－1。你認(rèn)為正確嗎？請(qǐng)說明理由 。

（3）納米級(jí)Cu2O由于具有優(yōu)良的催化性能而受到關(guān)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(jìn)行催化CH3OH的脫氫實(shí)驗(yàn)：CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)

CH3OH的濃度（mol·L－1）隨時(shí)間t (min)變化如下表：

序號(hào)	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(shí)驗(yàn)①的前20 min的平均反應(yīng)速率 ν(H2)＝ ；實(shí)驗(yàn)溫度

T1 T2（填“>”、“<”）；催化劑的催化效率：實(shí)驗(yàn)① 實(shí)驗(yàn)②（填“>”、“<”）。

（4）電解法可消除甲醇對(duì)水質(zhì)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+）�，F(xiàn)用如下圖所示裝置模擬上述過程，則Co2+在陽極的電極反應(yīng)式為 ；除去甲醇的離子方程式為 。

Answer 1

（15分）

（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(qiáng)（2分） ③ 不正確（1分）。

因?yàn)楫?dāng)CH3OH的起始濃度不同時(shí)，其轉(zhuǎn)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）Co2+－e-= Co3+ (1分） 6Co3++CH3OH+H2O ==6Co2++CO2↑+6H+（2分）

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)蓋斯定律，（①-②）/2+③×2可得到甲醇不完全燃燒生成CO的熱化學(xué)方程式，則甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為CH3OH(l)+ O2(g) ＝ CO(g) + 2H2O(l) ΔH＝（－1275.6 +566）/2kJ／mol+(－44.0 kJ／mol) ×2=﹣442.8 kJ∕mol；

（2）①600K時(shí)，Y點(diǎn)的甲醇轉(zhuǎn)化率大于平衡時(shí)甲醇的轉(zhuǎn)化率，所以反應(yīng)逆向進(jìn)行，則υ(逆)> υ(正)；

②隨溫度升高，甲醇的轉(zhuǎn)化率增大，說明該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，若使平衡逆向移動(dòng)，則需降低溫度；該反應(yīng)的正向是氣體物質(zhì)的量增大的方向，所以平衡逆向進(jìn)行，還可以增大壓強(qiáng)，使平衡逆向移動(dòng)；

③因?yàn)樵搱D是隨溫度變化甲醇的轉(zhuǎn)化率的變化，甲醇的起始物質(zhì)的量不變，t1K時(shí)，甲醇的轉(zhuǎn)化率是0.9，而甲醇的起始物質(zhì)的量發(fā)生變化時(shí)，甲醇的轉(zhuǎn)化率不是90%，所以該反應(yīng)的平衡常數(shù)不能是8.1mol/L，不正確；

（3）實(shí)驗(yàn)①的前20 min時(shí)，甲醇的濃度減少（0.050-0.0486）mol/L=0.0014mol/L，則氫氣的濃度增加0.0014mol/L，所以前20min時(shí)ν(H2)＝0.0014mol/L/20min=7.0×10-5 mol·L-1 min-1；實(shí)驗(yàn)①與實(shí)驗(yàn)③相比，③達(dá)到平衡的時(shí)間較短，所以溫度較高，則T1<T2；實(shí)驗(yàn)①與實(shí)驗(yàn)②相比，甲醇的起始物質(zhì)的量濃度相同，達(dá)到的平衡狀態(tài)相同，而實(shí)驗(yàn)②達(dá)到平衡的時(shí)間短，說明實(shí)驗(yàn)②催化效率高，則實(shí)驗(yàn)①<實(shí)驗(yàn)②；

（4）根據(jù)題意，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，通電將Co2+氧化成Co3+，則陽極的電極反應(yīng)式為Co2+－e-= Co3+；Co3+將甲醇氧化成CO2和H+，Co3+由被還原為Co2+，所以除去甲醇的離子方程式是6Co3++CH3OH+H2O ==6Co2++CO2↑+6H+。

考點(diǎn)：考查蓋斯定律的應(yīng)用，化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算，化學(xué)平衡的移動(dòng)