Question

(15分）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) (正)（填“>”或“<”）

②从Y点到X点可采取的措施是______________________________________。

③有同学计算得到在t­1K时，该反应的平衡常数为8.1mol·L－1。你认为正确吗？请说明理由 。

（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，则Co2+在阳极的电极反应式为 ；除去甲醇的离子方程式为 。

Answer 1

（15分）

（1）CH3OH(l)+ O2(g) ＝ CO(g) + 2H2O(l) ΔH＝﹣442.8 kJ∕mol （2分）

（2）① > （2分） ② 降低温度和增大压强（2分） ③ 不正确（1分）。

因为当CH3OH的起始浓度不同时，其转化率就不等于90%。（1分）

（3）7.0×10-5 mol·L-1 min-1（2分） <（1分） <（1分）

（4）Co2+－e-= Co3+ (1分） 6Co3++CH3OH+H2O ==6Co2++CO2↑+6H+（2分）

【解析】

试题分析：（1）根据盖斯定律，（①-②）/2+③×2可得到甲醇不完全燃烧生成CO的热化学方程式，则甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为CH3OH(l)+ O2(g) ＝ CO(g) + 2H2O(l) ΔH＝（－1275.6 +566）/2kJ／mol+(－44.0 kJ／mol) ×2=﹣442.8 kJ∕mol；

（2）①600K时，Y点的甲醇转化率大于平衡时甲醇的转化率，所以反应逆向进行，则υ(逆)> υ(正)；

②随温度升高，甲醇的转化率增大，说明该反应是吸热反应，若使平衡逆向移动，则需降低温度；该反应的正向是气体物质的量增大的方向，所以平衡逆向进行，还可以增大压强，使平衡逆向移动；

③因为该图是随温度变化甲醇的转化率的变化，甲醇的起始物质的量不变，t1K时，甲醇的转化率是0.9，而甲醇的起始物质的量发生变化时，甲醇的转化率不是90%，所以该反应的平衡常数不能是8.1mol/L，不正确；

（3）实验①的前20 min时，甲醇的浓度减少（0.050-0.0486）mol/L=0.0014mol/L，则氢气的浓度增加0.0014mol/L，所以前20min时ν(H2)＝0.0014mol/L/20min=7.0×10-5 mol·L-1 min-1；实验①与实验③相比，③达到平衡的时间较短，所以温度较高，则T1<T2；实验①与实验②相比，甲醇的起始物质的量浓度相同，达到的平衡状态相同，而实验②达到平衡的时间短，说明实验②催化效率高，则实验①<实验②；

（4）根据题意，阳极发生氧化反应，通电将Co2+氧化成Co3+，则阳极的电极反应式为Co2+－e-= Co3+；Co3+将甲醇氧化成CO2和H+，Co3+由被还原为Co2+，所以除去甲醇的离子方程式是6Co3++CH3OH+H2O ==6Co2++CO2↑+6H+。

考点：考查盖斯定律的应用，化学反应速率的计算，化学平衡的移动