Question

【题目】工业上可通过煤的液化合成甲醇，主反应为:

CO(g)+2H2(g)CH3OH(l) △H=x。

(1)已知常温下CH3OH、H2和CO 的燃烧热分别为726.5 kJ/mol、285.5 kJ/mol、283.0 k J/mol，则x=____；为提高合成甲醇反应的选择性，关键因素是__________________________。

(2)TK下，在容积为1.00 L的某密闭容器中进行上述反应,相关数据如图一。

①该化学反应0~10 min的平均速率v(H2)=_______；M和N点的逆反应速率较大的是_____(填“v逆(M)”、“v逆(N)”或“不能确定”)。

②10 min时容器内CO的体积分数为______。

③对于气相反应，常用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)表示平衡常数(以KP表示)，其中，pB=p总×B的体积分数；若在TK 下平衡气体总压强为x atm，则该反应KP=____(计算表达式)。实验测得不同温度下的lnK(化学平衡常数K 的自然对数)如图二，请分析1nK 随T呈现上述变化趋势的原因是________________。

(3)干燥的甲醇可用于制造燃料电池。

①研究人员发现利用NaOH 干燥甲醇时，温度控制不当会有甲酸盐和H2生成，其反应方程式为______________________________；

②某高校提出用CH3OH-O2燃料电池作电源电解处理水泥厂产生的CO2(以熔融碳酸盐为介质)，产物为C 和O2。其阳极电极反应式为___________________________。

Answer 1

【答案】 -127.5 kJ/mol 催化剂(或提高催化剂的选择性) 0.12 mol/（L·min) 不能确定 2/9(或22.22%) atm-2 该反应正反应为放热反应，当温度升高平衡逆向移动，平衡常数(Kp或lnKp)减小 CH3OH+ NaOH HCOONa+ 2H2 ↑ 2CO32--4e-==2CO2↑+O2↑

【解析】(1)已知常温下CH3OH、H2和CO的燃烧热分别为726.5kJ/mol、285.5kJ/mol、283.0kJ/mol，则有①CH3OH(l)+O2(g)= CO2(g)+2H2O(l) △H1=-726.5kJ/mol，②H2(g)+ O2(g)= H2O(l) △H2=-285.5kJ/mol，③CO(g)+ O2(g)= CO2(g) △H3=-283.0kJ/mol， 根据盖斯定律，由③+②×2-①得反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)△H=-283.0kJ/mol+（-285.5kJ/mol）×2-（-726.5kJ/mol）= -127.5kJ/mol，即x= -127.5kJ/mol；为提高合成甲醇反应的选择性，关键因素是催化剂或提高催化剂的选择性；(2)①该化学反应0~10min的平均速率v(H2)= =0.12mol/（L·min）；N点改变的条件未知，无法确定浓度变化是增大还是减小，M和N点的逆反应速率大小不能确定；②10min时容器内CH3OH、H2和CO的物质的量浓度分别为0.6mol/L、0.4mol/L、0.8mol/L，故CO的体积分数为；③温度不变，平衡常数不变，故TK下10min时，反应达平衡时CH3OH、H2和CO的物质的量浓度分别为0.6mol/L、0.4mol/L、0.8mol/L，体积分数分别为、、，KP== atm-2；实验测得不同温度下的lnK(化学平衡常数K的自然对数)如图二，请分析1nK随T呈现上述变化趋势的原因是该反应正反应为放热反应，当温度升高平衡逆向移动，平衡常数(Kp或lnKp)减小；(3) ①利用NaOH干燥甲醇时，温度控制不当会有甲酸盐和H2生成，其反应方程式为CH3OH+NaOH HCOONa+2H2↑；②阳极CO32-失电子产生氧气，电极反应式为2CO32--4e-==2CO2↑+O2↑。