Question

【题目】甲醇是一种重要的化工原料，有着重要的用途和应用前景。请回答下列问题：

（1）工业生产甲醇的常用方法是CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH＝－90.8 kJ·mol－1。

已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1；

H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－241.8 kJ·mol－1；

2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566.0 kJ·mol－1；

CH3OH(g)===CH3OH(l) ΔH＝－37.3 kJ·mol－1。

计算液体CH3OH的燃烧热为 。

（2）污水中的含氮化合物，通常先用生物膜脱氮工艺进行处理，在硝化细菌的作用下将NH氧化为

NO（2NH4++3O2＝2HNO2+2H2O +2H+；2HNO2 +O2＝2HNO3）。然后加入甲醇，甲醇和NO反应转化为两种无毒气体。写出加入甲醇后反应的离子方程式： 。

（3）甲醇不完全燃烧产生的CO可利用I2O5来除去，其反应为5CO(g)+I2O5(s)5CO2(g) +I2(s)。不

同温度下，向装有足量I2O5固体的2 L恒容密闭容器中通入2 mol CO，测得的CO2体积分数随着时间

t变化曲线如图所示。则：

①T2温度时，0~0.5 min的反应速率v(CO)= 。

②T1温度时，反应达到平衡，CO的转化率为 ，化学平衡常数K= （用具体数值表示）。

③下列说法正确的是 （填编号）。

A．容器内压强不变，表明反应达到平衡状态

B．容器内气体密度不变，表明反应达到平衡状态

C．单位时间内，消耗a mol CO，同时消耗2a mol CO2， 表明反应v(正)<v(逆)

D．两种温度下，c点时体系中混合气体的压强相等

E．反应5CO(g)+I2O5(s)5CO2(g)+I2(s)为吸热反应

（4）将500 mL（标准状况）甲醇不完全燃烧产生的气体样品通过盛有足量I2O5的干燥管，170 ℃下充分反应，用水—乙醇液充分溶解产物I2，定容到100 mL。取25.00 mL，用0.0100 mol·L－1 Na2S2O3标准溶液滴定，消耗标准溶液20.00 mL，则样品气中CO的体积分数为 。（已知：气体样品中其他成分与I2O5不反应；2Na2S2O3＋I2＝2NaI＋Na2S4O6）

Answer 1

【答案】（1）726.5 kJ·mol－1；

（2）6NO3－＋5CH3OH＋6H＋＝3N2↑＋5CO2↑＋13H2O；

（3）①0.8 mol·L－1·min－1；②80%，1024；③BC；（4）8.96%。

【解析】

试题分析：（1）甲醇燃烧的反应：

CH3OH(l)＋3/2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)，

CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ，

2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)，

2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)，

CH3OH(g)=CH3OH(l) ，

②－①＋③/2－④，得出：CH3OH(l)＋3/2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) △H=－726.5 kJ·mol－1；（2）甲醇和NO3－反应转化成两种无毒气体，无毒气体为N2和CO2，CH3OH中C显－2，由－2价→＋4价，NO3－中N有＋5价→0价，利用化合价的升降法进行配平，其离子反应方程式为：6NO3－＋5CH3OH＋6H＋＝3N2↑＋5CO2↑＋13H2O；（3）①反应前后气体系数之和相等，CO2的反应速率是v(CO2)=2×0.4/(2×0.5)mol/(L·min)=0.8 mol/(L·min)，根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，即v(CO)=0.8mol/(L·min)；②CO的转化率为2×0.8/2×100%=80%；故错误；(4)达到平衡时，c(CO2)=2×0.8/2mol·L－1，c(CO)=(2－0.8×2)/2mol·L－1=0.2mol·L－1，K=c5(CO2)/c5(CO)=(0.8/0.2)5=1024；③A、反应前后气体系数之和相等，因此压强不变，不能达到平衡，故错误；B、根据密度的定义，气体质量增加，但容器的体积不变，因此密度不变，说明反应达到平衡，故正确；C、CO和CO2的气体系数之和相等，消耗CO2多，说明反应向逆反应方向进行，即v正小于v逆，故正确；D、根据图像T2的温度比T1的温度高，因此T2中气体压强大于T1，故错误；E、T2的温度高于T1的温度，随着温度的升高CO2的体积分数降低，说明正反应方向是放热反应，原溶液中生成n(I2)=20×10－3×0.01×100/(2×25)mol=4×10－4mol，生成n(CO)=5×4×10－4mol=2×10－3mol，CO的体积分数为2×10－3×22.4/500×10－3×100%=8.96%。