Question

【题目】（一）醇烃化新技术是近几年合成氨工业净化精炼原料气，除去少量CO一种新方法，其原理可分为甲醇化与甲烷化两个部分。

甲醇化：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g））△H1＜﹣116kJmol﹣1

甲烷化：CO（g）+3H2（g）CH4（g）+H2O（g）△H2＜﹣203kJmol﹣1

（1）下列措施有利于提高醇烃化过程CO转化率的是_____。

A．及时分离出CH3OH B．适当升高反应温度

C．使用高效的催化剂 D．适当增大压强

（2）甲醇化平衡常数表示，α为平衡组分中各物质的物质的量分数。若CO与H2混合原料气中CO的体积分数为1%，经甲醇化后CO的平衡转化率为w，则Kα＝_____（用含w的表达式来表示）

（3）测试a、b两种催化剂在不同压强与温度条件下，甲醇化过程中催化效率如图：

从上图可知选择哪种催化剂较好_____（填a或b），理由是_____。

（4）下列关于醇烃化过程说法正确的是_____。

A．甲醇化与甲烷化过程在任何条件下均为自发反应

B．选择不同的催化剂可以控制醇烃化过程中生成甲醇与甲烷的百分含量

C．当温度与反应容器体积一定时，在原料气中加入少量的悄性气体，有利于提高平衡转化率与甲醇的产率

D．适当增大混合气体中H2的百分含量，有利于提高醇烃化过程CO平衡转化率

（二）“五水共治“是浙江治水的成功典范，其中含氮废水处理是污水治理的一个重要课题，图3是高含氰（CN﹣）废水处理方案：

（5）高含氰废水可以通过电解法进行处理，阳极反应分两个阶段，第一阶段电极反应式：CN﹣+2OH﹣﹣2e﹣＝CNO﹣+H2O，请写出第二阶段的电极反应式_____。

（6）电解后低含氰废水通过化学氧化方法处理：在碱性条件下加入NaClO，将CN﹣氧化为碳酸盐与对环境友好气体。请写出相关离子反应方程式_____。

Answer 1

【答案】AD b 达到较高催化效率时的压强小，达到较高催化效率温度低且受温度影响小 BD 2CNO﹣+4OH﹣﹣6e﹣＝2CO2↑+N2↑+2H2O（或2CNO﹣+8OH﹣﹣6e﹣＝2CO32﹣+N2↑+4H2O） 5ClO﹣+2OH﹣+2CN﹣＝2CO32﹣+N2↑+H2O+5Cl﹣

【解析】

利用勒夏特列原理进行分析，化学平衡常数的计算，由图可知，b催化剂达到较高催化效率时的压强小，达到较高催化效率温度低且受温度影响小，故选择b催化剂；故答案为：b；达到较高催化效率时的压强小，达到较高催化效率温度低且受温度影响小；

（1）A．及时分离出CH3OH，平衡正方向移动，CO转化率增大，故A正确；B．反应为放热反应，升高反应温度，有利于逆方向，CO转化率减小，故B错误；C．使用高效的催化剂，催化剂不影响化学平衡，故C错误；D．反应为气体体积减小的反应，适当增大压强，有利于正方向，CO转化率增大，故D正确；故答案为：AD；

（2）CO与H2混合原料气中CO的体积分数为1%，设参与反应的CO为1mol，则H2为99mol，经甲醇化后CO的平衡转化率为w，列三段式：

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始n：1 99 0

转化n：w 2w w

平衡n：1﹣w 99﹣2w w

根据a＝，Kα＝＝＝；故答案为：；

（3）由图可知，b催化剂达到较高催化效率时的压强小，达到较高催化效率温度低且受温度影响小，故选择b催化剂；故答案为：b；达到较高催化效率时的压强小，达到较高催化效率温度低且受温度影响小；

（4）A．甲醇化与甲烷化过程的△H＜0，△S＜0，温度较低时，△G＝△H﹣T△S＜0，反应能自发进行，故A错误；

B．选择不同的催化剂可以控制醇烃化过程中生成甲醇与甲烷的百分含量，故B正确；C．当温度与反应容器体积一定时，在原料气中加入少量的悄性气体，化学反应速率不变，平衡不移动，平衡转化率与甲醇的产率不变，故C错误；

D．适当增大混合气体中H2的百分含量，平衡正方向移动，有利于提高醇烃化过程CO平衡转化率，故D正确；

故答案为：BD；

（5）第一阶段电极反应式：CN﹣+2OH﹣﹣2e﹣＝CNO﹣+H2O，第二阶段为CNO﹣继续失去电子生成无污染的氮气和二氧化碳气体，电极反应式为：2CNO﹣+4OH﹣﹣6e﹣＝2CO2↑+N2↑+2H2O（或2CNO﹣+8OH﹣﹣6e﹣＝2CO32﹣+N2↑+4H2O）；

故答案为：2CNO﹣+4OH﹣﹣6e﹣＝2CO2↑+N2↑+2H2O（或2CNO﹣+8OH﹣﹣6e﹣＝2CO32﹣+N2↑+4H2O）；

（6）电解后低含氰废水通过在碱性条件下加入NaClO，将CN﹣氧化为碳酸盐与对环境友好气体氮气，ClO﹣自身被还原为Cl﹣，反应为：5ClO﹣+2OH﹣+2CN﹣＝2CO32﹣+N2↑+H2O+5Cl﹣；故答案为：5ClO﹣+2OH﹣+2CN﹣＝2CO32﹣+N2↑+H2O+5Cl﹣。