题目内容
甲醛是一种重要的化工产品，可利用甲醇催化脱氢制备．甲醛与气态甲醇转化的能量关系如图所示．（1）甲醇催化脱氢转化为甲醛的反应是
（2）过程Ⅰ与过程Ⅱ的反应热是否相同？
（3）写出甲醇催化脱氢转化为甲醛的热化学方程
（4）甲醇催化脱氢转化为甲醛的过程中，如果要使反应温度维持在700℃，需向体系中通入空气，则进料甲醇与空气的物质的量理论比值为
| 1 |
| 2 |
| ||
考点：热化学方程式,吸热反应和放热反应
专题：
分析：（1）通过比较反应物和生成物的总能量的角度来得出反应吸放热；
（2）反应热取决于反应物和生成物的总能量的大小，与起始状态和反应的最终状态有关，而与反应的途径无关；
（3）根据图象得出反应热的数值，根据热化学方程式的书写方法写出；
（4）要使反应维持在一定温度持续进行，应保证反应H2（g）+
O2（g）=H2O（g）△H2=-akJ?mol-1
放出的热量恰好被反应CH30H（g）=CH20（g）+H2（g）△H1=（E2-E1）kJ?mol-1全部利用．因此根据反应方程式的关系可知：甲醇与氧气的物质的量之比为
，根据空气中氧气的体积分数0.2，可求得甲醇与空气的物质的量之比，据此即可解答．
（2）反应热取决于反应物和生成物的总能量的大小，与起始状态和反应的最终状态有关，而与反应的途径无关；
（3）根据图象得出反应热的数值，根据热化学方程式的书写方法写出；
（4）要使反应维持在一定温度持续进行，应保证反应H2（g）+
| 1 |
| 2 |
放出的热量恰好被反应CH30H（g）=CH20（g）+H2（g）△H1=（E2-E1）kJ?mol-1全部利用．因此根据反应方程式的关系可知：甲醇与氧气的物质的量之比为
| 2a |
| E2-E1 |
解答：
解：（1）通过图象可以看出，反应物的总能量比生成物的总能量低，故为吸热反应，故答案为：吸热．
（2）一个化学反应的热效应仅与反应的起始状态和反应的最终状态有关，与反应的途径无关，仅取决于反应物和生成物的总能量的大小，过程Ⅰ与过程Ⅱ的反应热是相同的，故答案为：相同 一个化学反应的反应热仅与反应的起始状态和反应的最终状态有关，而与反应的途径无关．
（3）从图象可以看出，甲醇催化脱氢转化为甲醛为吸热反应，而且吸收热量为（E2-E1），故热化学方程式为：
CH3OH（g）
HCHO（g）+H2（g）△H=（E2-E1） kJ/mol，故答案为：CH3OH（g）
HCHO（g）+H2（g）△H=（E2-E1） kJ/mol
（4）反应维持在一定温度持续进行，应保证反应H2（g）+
O2（g）=H2O（g）△H2=-akJ?mol-1
放出的热量恰好被反应CH30H（g）=CH20（g）+H2（g）△H1=（E2-E1）kJ?mol-1全部利用．即CH30H反应吸收的热量等于氢气燃烧放出的热量，设需甲醇的物质的量为n（CH30H），需氧气的物质的量为n（O2），则有：n（CH30H）×（E2-E1）=n（O2）×2×a，解得：
甲醇与氧气的物质的量之比
=
，根据空气中氧气的体积分数0.2，即可得出
=
，故答案为：
（2）一个化学反应的热效应仅与反应的起始状态和反应的最终状态有关，与反应的途径无关，仅取决于反应物和生成物的总能量的大小，过程Ⅰ与过程Ⅱ的反应热是相同的，故答案为：相同 一个化学反应的反应热仅与反应的起始状态和反应的最终状态有关，而与反应的途径无关．
（3）从图象可以看出，甲醇催化脱氢转化为甲醛为吸热反应，而且吸收热量为（E2-E1），故热化学方程式为：
CH3OH（g）
| 催化剂 |
| 催化剂 |
（4）反应维持在一定温度持续进行，应保证反应H2（g）+
| 1 |
| 2 |
放出的热量恰好被反应CH30H（g）=CH20（g）+H2（g）△H1=（E2-E1）kJ?mol-1全部利用．即CH30H反应吸收的热量等于氢气燃烧放出的热量，设需甲醇的物质的量为n（CH30H），需氧气的物质的量为n（O2），则有：n（CH30H）×（E2-E1）=n（O2）×2×a，解得：
甲醇与氧气的物质的量之比
| n(CH30H) |
| n(O2) |
| 2a |
| E2-E1 |
| n(CH30H) |
| n(O2) |
| 2a |
| 5(E2-E1) |
| 2a |
| 5(E2-E1) |
点评：本题主要考查了热化学方程式的书写和反应热的计算，理清甲醇和氢气的热量关系是解答本题的关键，题目难度中等．
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