Question

【題目】甲醇（CH3OH）是重要的溶劑和替代燃料，工業(yè)常以CO和H2的混合氣體為原料一定條件下制備甲醇

(1)甲醇與乙醇互為_______________；完全燃燒時(shí)，甲醇與同物質(zhì)的量的汽油（設(shè)平均組成為C8H18)消耗O2量之比為________________。

(2)工業(yè)上常用“水煤氣法”獲得CO和H2其反應(yīng)原理如下：

C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

某水煤氣樣品中含0.2LCO、0.5LCO2，則該樣品中含H2_________L。

(3)工業(yè)上還可以通過下列途徑獲得H2，其中節(jié)能效果最好的是_______________。

a.高溫分解水制取H2：2H2O2H2↑+O2↑

b.電解水制取 H2：2H2O2H2↑+O2↑

c.甲烷與水反應(yīng)制取H2：CH4+H2O3H2+CO

d.在光催化劑作用下，利用太陽能分解水制取H2：2H2O2H2↑+O2↑

(4)在2L的密閉容器中充入lmoCO和2molH2，—定條件下發(fā)生反應(yīng)：

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

測得CO和CH3OH(g)濃度變化如圖所示。

①從反應(yīng)開始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v(H2)=_____mol·L-1·min-1。

②能夠判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡的是_________填選項(xiàng))。

a.CO、H2和CH3OH三種物質(zhì)的濃度相等

b.密閉容器中混合氣體的密度不再改變

c.CH3OH分解的速率和CH3OH生成的速率相等

d.相同時(shí)間內(nèi)消耗lmolCO，同時(shí)消耗1molCH3OH

(5)為使合成甲醇原料的原子利用率達(dá)100%，實(shí)際生產(chǎn)中制備水煤氣時(shí)還使用CH4，則生產(chǎn)投料時(shí)，n(C)：n(H2O)：n(CH4)=____________。

Answer 1

【答案】 同系物 3：25 (或0.12) 1.2 d 0.25 cd 1：2：1

【解析】（1）甲醇與乙醇結(jié)構(gòu)相似，二者分子式不同，互為同系物，甲醇（CH4O）與同物質(zhì)的量的汽油（設(shè)平均組成為C8H18）消耗O2量之比為（1+4/4-1/2）：（8+18/4）=3：25；（2）由反應(yīng)C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）可知，H2O中的H生成氫氣，O生成CO或二氧化碳，則產(chǎn)物中存在n（O）=n（H2），可知n（H2）=n（CO）+2n（CO2）=0.2L+0.5L×2=1.2L；（3）通過不同途徑獲得H2，如節(jié)約能源，可利用太陽能，題中其它選項(xiàng)消耗熱能、電能，不符合要求。(4)①從反應(yīng)開始到平衡生成甲醇0.75mol，消耗氫氣是1.5mol，濃度是0.75mol/L，氫氣的平均反應(yīng)速率v(H2)=0.75mol/L÷3min＝0.25mol·L-1·min-1。②a.CO、H2和CH3OH三種物質(zhì)的濃度相等不能說明正逆反應(yīng)速率相等，不一定處于平衡狀態(tài)，a錯(cuò)誤；b.密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值，在反應(yīng)過程中質(zhì)量和容積始終是不變的，因此密閉容器中混合氣體的密度不再改變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，b錯(cuò)誤；c.CH3OH分解的速率和CH3OH生成的速率相等說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，c正確；d.相同時(shí)間內(nèi)消耗lmolCO，同時(shí)消耗1molCH3OH說明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，d正確，答案選cd；(5)設(shè)碳、水和甲烷的物質(zhì)的量分別是x、y、z，根據(jù)甲醇的分子式CH4O可知要使合成甲醇原料的原子利用率達(dá)100%，則(x+z)：(2y+4z)：y=1：4：1，解得x：y：z＝1：2：1，即生產(chǎn)投料時(shí)n(C)：n(H2O)：n(CH4)=1：2：1。