[题目]煤的气化得CO和H2.在催化剂存在条件下进一步合成甲醇.并同时发生反应II.I.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H1 = -81 kJ mol-1II. CO(g)+H2(g) C(s)+H2O (g) △H2 已知:①2C(s)+O2 △H3 =-221 kJ mol-1② H2O(g)=H2O(1) △H4 =-44.0 kJ mol-1� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

【题目】煤的气化得CO和H2，在催化剂存在条件下进一步合成甲醇（反应I），并同时发生反应II.

I.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H1 = -81 kJ mol-1

II. CO(g)+H2(g) C(s)+H2O (g) △H2

已知：①2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H3 =-221 kJ mol-1

② H2O(g)=H2O(1) △H4 =-44.0 kJ mol-1

③H2的标准燃烧热为285. 8 kJ mol-1

④反应过程中催化剂对选择性会产生影响，甲醇选择性是指转化的CO中生成甲醇的百分比。

请回答：

（1）反应 II 中△H2 =______ kJ mol-1

（2）为减弱副反应II的发生，下列采取的措施合理的是_________。

A.反应前加入少量的水蒸气 B.增压

C.降低反应温度 D.使用合适催化剂，平衡前提高甲醇的选择性

（3）在常压下，CO和H2的起始加入量为10 mol、14 mol，容器体积为10 L.选用Cu/NiO催化剂，升高温度在450℃时测得甲醇的选择性为80%，CO的转化率与温度的关系如图所示，则此温度下反应I的平衡常数K=_______，并说明CO的转化率随温度升高先增大后减小的原因：____________。

（4）350℃时甲醇的选择性为90%，其他条件不变，画出350℃时甲醇的物质的量随时间的变化曲线。_________________

（5）甲醇燃料电池由甲醇电极、氧电极和质子交换膜构成，写出负极的电极反应式：_________。实验证明CO在酸性介质中可电解产生甲醇，写出阴极的电极反应式:__________。

【答案】 -131.3 AD 3.2 在150℃至350℃时，测量时，反应I、II未达到平衡，随温度升高，CO转化率增大，350℃后测量时，反应I、II已达到平衡，两反应均放热，平衡逆向移动，CO转化率减小（说明：平衡时，n=6.3） CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+ CO+4H++4e-=CH3OH

【解析】（1）本题考查热化学反应方程式的计算，①2C(s)+O2(g)=2CO(g)，② H2O(g)=H2O(1) ，③H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(l) △H=－285.8kJ·mol－1，根据II，得出：③－②－①/2，△H2=－131.3kJ·mol－1；（2）本题考查化学平衡的移动，减弱II的发生，要求II的平衡向逆反应方向移动，A、加入少量的水蒸气，增加II的生成物的浓度，平衡向逆反应方向进行，CO和H2的量增加，反应I向正反应方向进行，故A正确；B、增大压强，反应II向正反应方向进行，不利于甲醇的生成，故B错误；C、两个反应都是放热反应，降低温度，平衡都向正反应方向移动，不利于甲醇的生成，故C错误；D、根据信息④，使用合适的催化剂，提高甲醇的选择性，有利于甲醇的生成，故D正确；（3）考查化学平衡常数的计算，

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

起始： 10 14 0

变化： 10×50%×80% 8 4 根据信息，有1molCO和1molH2参与反应II，因此达到平衡，CO和H2的物质的量都是5，甲醇的物质的量为4mol，根据平衡常数的表达式，K=，代入数值解得K=3.2，在150℃至350℃时，测量时，反应I、II未达到平衡，随温度升高，CO转化率增大，350℃后测量时，反应I、II已达到平衡，两反应均放热，平衡逆向移动，CO转化率减小；（4）考查化学平衡计算，根据（3）的分析，当350℃时，甲醇的选择性为90%，达到平衡n(CH3OH)=6.3，即图像为：；（5）考查电极反应式的书写，因为是质子交换膜，说明环境是酸性，甲醇在负极上失电子，转变成CO2，因此负极反应式为： CH3OH+H2O-6e－=CO2+6H＋；根据电解原理，阴极上得电子，化合价降低，CO中C的化合价为＋2价，甲醇中C的化合价为－2价，因此阴极反应式为CO+4H＋+4e－=CH3OH。