题目内容
甲醇来源丰富、价格低廉、运输贮存方便，有着重要的用途和应用前景．（1）甲醇是一种新型的汽车动力燃料．工业上可通过CO和H2化合制备甲醇，该反应的热化学方程式为：CO（g）+2H2（g）?CH3OH （g）△H=-116kJ?mol-1．
该反应的原料CO和H2本身都可作为燃料提供动力，已知这两种物质燃烧的热化学方程式为：
CO（g）+
| 1 |
| 2 |
H2（g）+
| 1 |
| 2 |
写出CH3OH （g）燃烧生成CO2（g）和H2O（g）的热化学方程式为：
（2）T℃时，向VL的密闭容器中投入10mol CO与20mol H2，在催化剂作用下反应生成甲醇：
CO （g）+2H2（g）?CH3OH（g）．
①平衡时，CO 的转化率为50%．该温度下反应的平衡常数K=
②如果上述反应的平衡常数K变大，则该反应
a．一定向正反应方向移动
b．在平衡移动时正反应速率先增大后减小
c．一定向逆反应方向移动
d．在平衡移动时逆反应速率先减小后增大
（3）工业上利用甲醇制备氢气的常用方法有两种：
①甲醇蒸汽重整法．该法中的一个主要反应为CH3OH（g）?CO（g）+2H2（g），此反应能自发进行的原因是
②甲醇部分氧化法．在一定温度下以Ag/CeO2-ZnO为催化剂时原料气比例对反应的选择性（选择性越大，表示生成的该物质越多）影响关系如图所示．在制备H2时最好控制
| n(O2) |
| n(CH3OH) |
（4）以甲醇-空气燃料电池为直流电源，以一定浓度的乙醛-Na2SO4溶液为电解质溶液，用阳离子交换膜电解法模拟高浓度乙醛废水的处理过程，其总反应为：2CH3CHO+H2O
| ||
考点：热化学方程式,反应热和焓变,化学电源新型电池,化学平衡的影响因素
专题：基本概念与基本理论
分析：（1）据已知热化学方程式，利用盖斯定律计算反应热；
（2）①K=
，利用三段式法计算化学平衡常数；
②平衡常数只受温度影响；
（3）①反应为CH3OH（g）?CO（g）+2H2（g），此反应能自发进行的原因是△H-T△S＜0，反应是熵增加的反应；
②依据图象分析制备氢气时最好是n（O2）/n（CH3OH）=0.5；
（4）阳极发生氧化反应，生成乙酸，阴极发生还原反应，生成乙醇．
（2）①K=
| 生成物浓度系数幂次方 |
| 反应物浓度系数幂次方 |
②平衡常数只受温度影响；
（3）①反应为CH3OH（g）?CO（g）+2H2（g），此反应能自发进行的原因是△H-T△S＜0，反应是熵增加的反应；
②依据图象分析制备氢气时最好是n（O2）/n（CH3OH）=0.5；
（4）阳极发生氧化反应，生成乙酸，阴极发生还原反应，生成乙醇．
解答：
（1）①根据反应①CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）；△H1=-116kJ?mol-1，
②CO（g）+
O2（g）═CO2（g）△H2=-283kJ?mol-1，
③H2（g）+
O2（g）═H2O（g）△H3=-242kJ?mol-1，
根据盖斯定律：①-②-③×2得：CH3OH（g）+
O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）△H=-651kJ?mol-1，
故答案是：CH3OH（g）+
O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）△H=-651kJ?mol-1；
（2）①CO （g）+2H2（g）?CH3OH（g）．
起始量（mol） 10 20 0
转化量（mol） 5 10 5
平衡量（mol） 5 10 5
K=
=
=
，故答案为：
；
②反应CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）；△H1=-116kJ?mol-1是放热反应，若使K增大，只能是降低温度使平衡正向移动，降温正逆反应速率都减小，但正反应速率始终减小，逆反应速率先减小后增大，最后正逆反应速率相等，达到新的平衡，故选ad；
（3）①反应为CH3OH（g）?CO（g）+2H2（g），此反应能自发进行的原因是△H-T△S＜0，反应是熵增加的反应，故答案为：反应是熵增加的反应；
②依据图象分析，在制备H2时最好控制
=0.5时氢气生成最多，故答案为：0.5；
（4）阳极发生氧化反应，生成乙酸，电极反应为CH3CHO-2e-+H2O═CH3COOH+2H+，阴极发生还原反应，生成乙醇，电极反应为CH3CHO+2e-+2H2O═CH3CH2OH+2OH-
，故答案为：CH3CHO+2e-+2H2O═CH3CH2OH+2OH-．
②CO（g）+
| 1 |
| 2 |
③H2（g）+
| 1 |
| 2 |
根据盖斯定律：①-②-③×2得：CH3OH（g）+
| 3 |
| 2 |
故答案是：CH3OH（g）+
| 3 |
| 2 |
（2）①CO （g）+2H2（g）?CH3OH（g）．
起始量（mol） 10 20 0
转化量（mol） 5 10 5
平衡量（mol） 5 10 5
K=
| 生成物浓度系数幂次方 |
| 反应物浓度系数幂次方 |
| ||||
|
| V2 |
| 100 |
| V2 |
| 100 |
②反应CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）；△H1=-116kJ?mol-1是放热反应，若使K增大，只能是降低温度使平衡正向移动，降温正逆反应速率都减小，但正反应速率始终减小，逆反应速率先减小后增大，最后正逆反应速率相等，达到新的平衡，故选ad；
（3）①反应为CH3OH（g）?CO（g）+2H2（g），此反应能自发进行的原因是△H-T△S＜0，反应是熵增加的反应，故答案为：反应是熵增加的反应；
②依据图象分析，在制备H2时最好控制
| n(O2) |
| n(CH3OH) |
（4）阳极发生氧化反应，生成乙酸，电极反应为CH3CHO-2e-+H2O═CH3COOH+2H+，阴极发生还原反应，生成乙醇，电极反应为CH3CHO+2e-+2H2O═CH3CH2OH+2OH-
，故答案为：CH3CHO+2e-+2H2O═CH3CH2OH+2OH-．
点评：本题考查了盖斯定律、化学平衡常数的求算、影响平衡常数的因素、反应自发进行的条件、电极反应式书写，题目较为综合，难度中等，注意把握（4）题的做题思路和角度．
练习册系列答案
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