Question

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

O₂（g）=CO₂（g）△H=-283kJ?mol^-1
H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（g）△H=-242kJ?mol^-1
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

电解  .

CH₃CH₂OH+CH₃COOH，电解时，阴极的电极反应式为

 

．

Answer 1

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=

生成物浓度系数幂次方

反应物浓度系数幂次方

，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．

解答： （1）①根据反应①CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；△H₁=-116kJ?mol^-1，
②CO（g）+

1

2

O₂（g）═CO₂（g）△H₂=-283kJ?mol^-1，
③H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H₃=-242kJ?mol^-1，
根据盖斯定律：①-②-③×2得：CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-651kJ?mol^-1，
故答案是：CH₃OH（g）+

3

2

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=

生成物浓度系数幂次方

反应物浓度系数幂次方

=

5 V

5 V ×( 10 V )2

=

V2

100

，故答案为：

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)

=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^-．

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．