Question

【题目】甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，还可以作为燃料电池的原料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主要反应如下:

①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH1 （已知：CO的结构与N2相似）

②CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)ΔH2

③CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH3

回答下列问题:

(1)已知反应①中相关的化学键键能数据如下:

化学键	H-H	C-O	C=O	H-O	C-H
E/(KJ/mol)	436	343	1076	465	413

由此计算ΔH1=______kJ·mol-1，已知ΔH2=-58kJ·mol-1，则ΔH3=_____kJ·mol-1。

(2)已知:

若甲醇的燃烧热为ΔH3，试用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示CO(g)+2H2(g) CH3OH(l)的ΔH=________。若ΔH1=-285.8 kJ·mol-1，ΔH2=+283.0 kJ·mol-1，某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113.74 kJ热量，同时生成3.6g液态水，则原混合气体中H2和CO的物质的量之比为______。

(3)以CH4和H2O为原料，通过下列反应也可以制备甲醇。

Ⅰ:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.0 kJ·mol-1

Ⅱ:CO(g)+2H2(g)= =CH3OH (g)ΔH=-129.0 kJ·mol-1

CH4(g)+H2O(g)反应生成CH3OH(g)和H2(g)的热化学方程式为__________.

Answer 1

【答案】 -99 +41 2ΔH1-ΔH2-ΔH3 略 CH4(g)+H2O(g)=CH3OH(g)+H2(g) ΔH=+77kJ·mol-1

【解析】（1）反应热=反应物总键能-生成物总键能，故△H1=1076kJ．mol-1+2×436kJ．mol-1-（3×413+343+465）kJ．mol-1=-99kJ．mol-1；根据盖斯定律：反应②-反应①=反应③，故△H3=△H2-△H1=-58kJ．mol-1-（-99kJ．mol-1）=+41kJ．mol-1；

（2）甲醇的燃烧热为ΔH3为反应③，图示反应1、II分别为反应①、反应②，根据盖斯定律，CO(g)+2H2(g) CH3OH(l)的ΔH=反应①×2—反应②—反应③=2ΔH1-ΔH2-ΔH3；

水的物质的量为0.2mol，由2H2+O2═2H2O可知，n（H2）=n（H2O）=0.2mol，由2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H=-571.6kJmol-1可知0.2molH2燃烧放出的热量为57.16KJ，则CO燃烧放出的热量为113.74KJ-57.16KJ=56.58KJ，设混合气体中CO的物质的量为x，则

CO（g）+1/2 O2（g）=CO2（g）△H=-283kJmol-1

283KJ

x 56.58KJ

解得x=0.2mol，即n（CO）=0.20mol，原混合气体中H2和CO的物质的量均为0.2mol，H2和CO的物质的量之比为1：1。

（3）CH4(g)+H2O(g)反应生成CH3OH(g)和H2(g)的ΔH=+206.0 kJ·mol-1+（-129.0 kJ·mol-1）=+77kJ·mol-1。CH4(g)+H2O(g)==CH3OH(g)+ H2(g)，ΔH=+77kJ·mol-1。