Question

【题目】甲醇（CH3OH）是重要的溶剂和替代燃料，工业常以CO和H2的混合气体为原料一定条件下制备甲醇

(1)甲醇与乙醇互为_______________；完全燃烧时，甲醇与同物质的量的汽油（设平均组成为C8H18)消耗O2量之比为________________。

(2)工业上常用“水煤气法”获得CO和H2其反应原理如下：

C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

某水煤气样品中含0.2LCO、0.5LCO2，则该样品中含H2_________L。

(3)工业上还可以通过下列途径获得H2，其中节能效果最好的是_______________。

a.高温分解水制取H2：2H2O2H2↑+O2↑

b.电解水制取 H2：2H2O2H2↑+O2↑

c.甲烷与水反应制取H2：CH4+H2O3H2+CO

d.在光催化剂作用下，利用太阳能分解水制取H2：2H2O2H2↑+O2↑

(4)在2L的密闭容器中充入lmoCO和2molH2，—定条件下发生反应：

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

测得CO和CH3OH(g)浓度变化如图所示。

①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H2)=_____mol·L-1·min-1。

②能够判断该反应达到平衡的是_________填选项)。

a.CO、H2和CH3OH三种物质的浓度相等

b.密闭容器中混合气体的密度不再改变

c.CH3OH分解的速率和CH3OH生成的速率相等

d.相同时间内消耗lmolCO，同时消耗1molCH3OH

(5)为使合成甲醇原料的原子利用率达100%，实际生产中制备水煤气时还使用CH4，则生产投料时，n(C)：n(H2O)：n(CH4)=____________。

Answer 1

【答案】 同系物 3：25 (或0.12) 1.2 d 0.25 cd 1：2：1

【解析】（1）甲醇与乙醇结构相似，二者分子式不同，互为同系物，甲醇（CH4O）与同物质的量的汽油（设平均组成为C8H18）消耗O2量之比为（1+4/4-1/2）：（8+18/4）=3：25；（2）由反应C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）可知，H2O中的H生成氢气，O生成CO或二氧化碳，则产物中存在n（O）=n（H2），可知n（H2）=n（CO）+2n（CO2）=0.2L+0.5L×2=1.2L；（3）通过不同途径获得H2，如节约能源，可利用太阳能，题中其它选项消耗热能、电能，不符合要求。(4)①从反应开始到平衡生成甲醇0.75mol，消耗氢气是1.5mol，浓度是0.75mol/L，氢气的平均反应速率v(H2)=0.75mol/L÷3min＝0.25mol·L-1·min-1。②a.CO、H2和CH3OH三种物质的浓度相等不能说明正逆反应速率相等，不一定处于平衡状态，a错误；b.密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量和容积始终是不变的，因此密闭容器中混合气体的密度不再改变不能说明反应达到平衡状态，b错误；c.CH3OH分解的速率和CH3OH生成的速率相等说明反应达到平衡状态，c正确；d.相同时间内消耗lmolCO，同时消耗1molCH3OH说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，d正确，答案选cd；(5)设碳、水和甲烷的物质的量分别是x、y、z，根据甲醇的分子式CH4O可知要使合成甲醇原料的原子利用率达100%，则(x+z)：(2y+4z)：y=1：4：1，解得x：y：z＝1：2：1，即生产投料时n(C)：n(H2O)：n(CH4)=1：2：1。