Question

【题目】工业常用燃料与水蒸气反应制备H2和CO，再用H2和CO合成甲醇。

（1）制取H2和CO通常采用：C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）△H=+131.4kJmol-1，下列判断正确的是_______。

a．该反应的反应物总能量小于生成物总能量

b．标准状况下，上述反应生成1L H2气体时吸收131.4 kJ的热量

c．若CO（g）+H2（g）C（s）+H2O（1）△H=﹣QkJmol-1，则Q＜131.4

d．若C（s）+CO2（g）2CO（g）△H1；CO（g）+H2O（g）H2（g）+CO2（g）△H2则：△H1+△H2=+131.4kJmol-1

（2）甲烷与水蒸气反应也可以生成H2和CO，该反应为：CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）。已知在某温度下2L的密闭绝热容器中充入2.00mol甲烷和1.00mol水蒸气，测得的数据如表：

	不同时间各物质的物质的量/mol
	0min	2min	4min	6min
CH4	2.00	1.76	1.60	n2
H2	0.00	0.72	n1	1.20

根据表中数据计算：

①0min～2min 内H2的平均反应速率为_____________________。

②达平衡时，CH4的转化率为_____________；在上述平衡体系中再充入2.00mol甲烷1.00mol 水蒸气，达到新平衡时H2的体积分数与原平衡相比___________（填“变大”、“变小”或“不变”），可判断该反应达到新平衡状态的标志有__________（填字母）。

a．CO的含量保持不变 b．容器中c（CH4）与c（CO）相等

c．容器中混合气体的密度保持不变 d．3υ正（CH4）=υ逆（H2）

（3）合成甲醇工厂的酸性废水中含有甲醇（CH3OH），常用向废液中加入硫酸钴，再用微生物电池电解，电解时Co2+被氧化成Co3+，Co3+把水中的甲醇氧化成CO2，达到除去甲醇的目的。工作原理如图（ c为隔膜，甲醇不能通过，其它离子和水可以自由通过）：

①a电极的名称为__________。

②写出除去甲醇的离子方程式______________________。

③微生物电池是绿色酸性料电池，写出该电池正极的电极反应式为__________________。

Answer 1

【答案】ad 0.18mol·L﹣1·min﹣1 20% 变小 ad 阳极 6Co3++CH3OH+H2O=6Co2++CO2↑+6H+ O2+4e-+4H+=2H2O

【解析】

（1）a、反应是吸热反应，生成物能量总和大于反应物能量总和，故a正确；

b、上述反应生成1mol H2时吸收131.4 kJ的热量，故b错误；

c、根据“C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）H=+131.4kJmol-1”，CO（g）+H2（g）C（s）+H2O（g）△H=﹣131.4kJmol-1，H2O（g）→H2O（l）放出热量，则CO（g）+H2（g）C（s）+H2O（1）△H=﹣QkJmol-1，Q>131.4，故c错误；

d、若C（s） + CO2（g） 2CO（g） △H1；CO（g） + H2O（g） H2（g） + CO2（g） △H2，根据盖斯定律，则：△H1 + △H2 =+131.4 kJmol-1，故d正确；

答案选ad。

（2）①0min～2min 内H2的平均反应速率为=0.18mol·L﹣1·min﹣1；

②4min时，参加反应的甲烷为2mol﹣1.6mol=0.4mol，生成氢气为0.4mol×3=1.2mol，与6min时相等，说明4min时反应已经达到平衡，此时甲烷的转化率为×100%=20%；在上述平衡体系中再充入2.00mol甲烷和1.00mol 水蒸气，相当于增大压强，平衡向逆反应方向移动，达到新平衡时H2的体积分数与原平衡相比变小；

a．CO的含量保持不变，反应达到平衡；

b．容器中c（CH4）与c（CO）相等，不一定平衡；

c．容器中混合气体的密度一直不变，不是平衡状态的标志；

d．3υ正（CH4）=υ逆（H2），是反应达到平衡的本质标志；

答案选ad。

（3）①电极a，Co2+被氧化成Co3+，发生氧化反应，为电解池的阳极；

②甲醇被氧化生成二氧化碳，Co3+被还原生成Co2+，溶液呈酸性，则生成物中含有氢离子，所以该反应离子方程式为：6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+；

③微生物电池是绿色酸性燃料电池，氧气在正极发生得电子的还原反应，正极的电极反应式为4H++O2+4e-=2H2O。