Question

【题目】甲醇可作为燃料电池的原料。工业上利用CO2和H2在一定条件下反应合成甲醇。

（1）已知在常温常压下：

① 2CH3OH（l）＋3O2（g） ===2CO2（g）＋4H2O（g） ΔH＝－1275.6 kJ／mol

② 2CO （g）+ O2（g） === 2CO2（g） ΔH＝－566.0 kJ／mol

③ H2O（g） ===H2O（l） ΔH＝－44.0 kJ／mol

写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：______________

（2）甲醇脱氢可制取甲醛CH3OH（g）HCHO（g）+H2（g），甲醇的平衡转化率随温度变化曲线如下图所示。回答下列问题：

①600K时，Y点甲醇的υ（逆）_____υ（正）（填“＞”或“＜”）

②若改变条件使之从Y点到X点，则改变条件可以是___________。

（3）纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。在相同的密闭容器中，使用不同方法制得的Cu2O（I）和（II）分别进行催化CH3OH的脱氢实验：CH3OH（g）HCHO（g）+H2（g），CH3OH的浓度（mol·L－1）随时间t （min）变化如下表：

序号	温度	0	10	20	30	40	50
①	T1	0.050	0.0492	0.0486	0.0482	0.0480	0.0480
②	T1	0.050	0.0488	0.0484	0.0480	0.0480	0.0480
③	T2	0.10	0.094	0.090	0.090	0.090	0.090

可以判断：实验①的前20 min的平均反应速率 ν（H2）＝________；实验温度T1_____T2（填“＞”、“＜”）；催化剂的催化效率：实验①________实验②（填“＞”、“＜”）。

（4）电解法可消除甲醇对水质造成的污染，原理是：通电将Co2+氧化成Co3+，然后Co3+将甲醇氧化成CO2和H+（用石墨烯吸附除去Co2+）。现用如下图所示装置模拟上述过程， 除去甲醇的离子方程式为____________

Answer 1

【答案】CH3OH（l）+ O2（g） =CO（g） + 2H2O（l）； ΔH＝﹣442.8 kJ∕mol ＞ 缩小体积增压 7.0×10-5 mol·L-1 min-1 ＜ ＜ 6Co3++CH3OH+H2O===6Co2++CO2↑+6H+

【解析】

(1)据已知反应利用盖斯定律解答；
(2) ①600K时Y点甲醇转化率大于X点甲醇平衡转化率；
②随压强增大，平衡向逆反应方向移动，甲醇转化率减小；
(3) 根据反应速率来计算；根据温度对化学平衡移动的影响知识来回答；催化剂不会引起化学平衡状态的改变，会使反应速率加快，活性越高，速率越快；
(4)以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化，自身被还原为Co2+，原子守恒与电荷守恒可以知道，还原生成H+，配平书写为: 6Co3++CH3OH+H2O===6Co2++CO2↑+6H+。

(1)已知① 2CH3OH（l）＋3O2（g） ===2CO2（g）＋4H2O（g） ΔH＝－1275.6 kJ／mol

② 2CO （g）+ O2（g） === 2CO2（g） ΔH＝－566.0 kJ／mol

③ H2O（g） ===H2O（l） ΔH＝－44.0 kJ／mol

据盖斯定律，（①-②+③4）2得： CH3OH（l）+ O2（g） =CO（g） + 2H2O（l）； ΔH＝﹣442.8 kJ∕mol，
因此，本题正确答案是: CH3OH（l）+ O2（g） =CO（g） + 2H2O（l）； ΔH＝﹣442.8 kJ∕mol；
(2) ①600K时，Y点位于曲线的上方，要达到平衡状态，转化率降低，这说明反应向逆反应方向移动，所以甲醇的υ(逆)> υ(正)，

因此，本题正确答案是：>；
②因为正方应是体积增大的可逆反应，则从Y点到X点可采取的措施是缩小体积增压，

因此，本题正确答案是：缩小体积增压；
(3) 实验(1)前20 min的平均反应速率υ（H2）===7.0×10-5 mol·L-1 min-1；

实验温度越高达到化学平衡时甲醇转化率越大，②和③相比，③转化率高所以T1<T2；②与①化学平衡状态未改变，反应速率加快，则是加入了催化剂，催化剂的活性越高，速率越快，在相等时间内，②中甲醇的浓度变化比①快；

因此，本题正确答案是：7.0×10-5 mol·L-1 min-1；<；<；
(4) 电解池中阳极失去电子，发生氧化反应，则Co2+在阳极的电极反应式为Co2+－e-＝Co3+。Co3+将甲醇氧化成CO2和H+，而自身被还原为Co2+，所以反应的离子方程式为：6Co3++CH3OH+H2O===6Co2++CO2↑+6H+；
因此，本题正确答案是: 6Co3++CH3OH+H2O===6Co2++CO2↑+6H+。