Question

（11分）甲醇可作電池的原料，也會(huì)造成環(huán)境污染。請(qǐng)根據(jù)有關(guān)反應(yīng)回答問(wèn)題。

（1）以CH4和H2O為原料，通過(guò)下列反應(yīng)可制備甲醇。

①CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) △H =+206.0 kJ·mol－1

②CO(g)+2H2(g) CH3OH (g) △H=-129.0 kJ·mol－1

則CH4(g)+H2O(g) CH3OH (g)+H2(g)的△H= kJ·mol－1。

（2）將1.0 mol CH4(g)和2.0 mol H2O(g)通入容積為10 L的容器，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)①，測(cè)得在一定壓強(qiáng)下CH4的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖。設(shè)100℃時(shí)達(dá)到平衡所需的時(shí)間為5 min，

則這時(shí)間段v(H2)= mol·L-1·min-1。

（3）在一定溫度下，將一定量CO和H2充入密閉容器發(fā)生反應(yīng)②。達(dá)到平衡后，若壓縮容器體積至原來(lái)的，對(duì)平衡體系產(chǎn)生的影響是 （填序號(hào)）。

①c ( H2 )減小 ②CH3OH 的物質(zhì)的量增加 ③新平衡時(shí)，減小，

④正反應(yīng)速率加快，逆反應(yīng)速率減慢 ⑤平衡常數(shù)K增大

（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+）。現(xiàn)用下圖裝置模擬上述過(guò)程，則：

①Co2+在陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為 ；

②請(qǐng)完成除去甲醇的離子方程式：Co3++CH3OH+ = Co2++CO2↑+6H+

Answer 1

（1）（2分）+77.0 （2）0.03 （3）②③

（4）①Co2+-e-= Co3+（或6Co2+-6e-=6Co3+） ② 6 H2O 6

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)CH4（g）+H2O（g）CH3OH （g）+H2（g）將①+②可得，則△H=（+206.0KJ/mol）+（-129.0KJ/mol）=-77KJ/mol；

（2）將1.0mol CH4和2.0mol H2O （ g ）通入容積固定為10L的反應(yīng)室，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)I，由圖象可知100℃甲烷轉(zhuǎn)化率為50%，故參加反應(yīng)的甲烷為1mol×50%=0.5mol，則：

CH4 （g）+H2O （g）=CO （g）+3H2 （g）

起始量（mol）：1.0 2.0 0 0

變化量（mol）：0.5 0.5 0.5 1.5

平衡量（mol）：0.5 1.5 0.5 1.5

假設(shè)100℃時(shí)達(dá)到平衡所需的時(shí)間為5min，則用H2表示該反應(yīng)的平衡反應(yīng)速率V（H2）==0.03 molL-1min-1；

（3）在一定條件下，將一定量的CO和氫氣的混合氣體在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)Ⅱ生成甲醇，CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）△H=-129.0kJ/mol；平衡后將容器的容積壓縮到原來(lái)的，其他條件不變，體積減小壓強(qiáng)增大，反應(yīng)速率增大，平衡正向進(jìn)行。①體積減小，c（H2）增大，錯(cuò)誤；②體積減小，壓強(qiáng)增大，平衡正向移動(dòng)，CH3OH的物質(zhì)的量增加，正確；③體積減小，壓強(qiáng)增大，平衡正向進(jìn)行，重新平衡時(shí)c（H2）/c（CH3OH）減小，正確；④壓強(qiáng)增大，正逆反應(yīng)速率都加快，錯(cuò)誤；⑤平衡常數(shù)K只隨溫度的變化而變化，錯(cuò)誤；故選②③；（4）通電后，將Co2+氧化成Co3+，電解池中陽(yáng)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Co2+-e-=Co3+；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+，結(jié)合原子守恒與電荷守恒可知，還原生成H+，配平書寫離子方程式為：6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+。

考點(diǎn)：考查電化學(xué)基礎(chǔ)、化學(xué)平衡的影響因素。