Question

【題目】甲醇可作為燃料電池的原料。以CH4和H2O為原料，通過下列反應來制備甲醇。

I： CH4(g)+H2O(g)＝CO(g) + 3H2(g) △H ＝+206.0 kJ·mol－1

II：CO(g)+2H2(g)＝CH3OH (g) △H ＝－129.0 kJ·mol－1

（1）CH4(g)與H2O(g)反應生成CH3OH (g)和H2(g)的熱化學方程式為 。

（2）將1.0 mol CH4和2.0 mol H2O ( g )通入容積為10 L的反應室，在一定條件下發(fā)生反應I，測得在一定的壓強下CH4的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖。

①假設(shè)100 ℃時達到平衡所需的時間為5 min，則用H2表示該反應的平均反應速率為 。

②100℃時反應I的平衡常數(shù)為 。

（3）在壓強為0.1 MPa、溫度為300℃條件下，將a mol CO與3a mol H2的混合氣體在催化劑作用下發(fā)生反應II生成甲醇，平衡后將容器的容積壓縮到原來的l/2，其他條件不變，對平衡體系產(chǎn)生的影響是 (填字母序號)。

A．c ( H2 )減少

B．正反應速率加快，逆反應速率減慢

C．CH3OH 的物質(zhì)的量增加

D．重新平衡c ( H2 )/ c (CH3OH )減小 E．平衡常數(shù)K增大

（4）甲醇對水質(zhì)會造成一定的污染，有一種電化學法可消除這種污染，其原理是：通電后，將Co2+氧化成Co3+，然后以Co3+ 做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO2而凈化。實驗室用圖裝置模擬上述過程

①寫出陽極電極反應式 。

②請寫出除去甲醇的離子方程式 。

Answer 1

【答案】（1）CH4(g)+H20(g)==CH3OH(g)+H2(g) △H=+77.0 KJ/mol

（2）0.03mol/(L·min); 0.0225 （3）C、D

（4） Co2+ —e－== Co3+ , 6Co3++ CH3OH + H2O==CO2↑ + 6Co2+ + 6H+

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)蓋斯定律，I + II 得：CH4(g)與H2O(g)反應生成CH3OH (g)和H2(g)的熱化學方程式為CH4(g)+H20(g)==CH3OH(g)+H2(g) △H=+77.0 KJ/mol；（2）①100 ℃達到平衡甲烷的轉(zhuǎn)化率為50%，時達到平衡所需的時間為5 min，則用H2表示該反應的平均反應速率為=0.03mol/(L·min)；

②

0.0225

（3）CO(g)+2H2(g)＝CH3OH (g) △H ＝－129.0 kJ·mol－1；將容器的容積壓縮， c ( H2 )增大；正反應速率加快，逆反應速率加快； 平衡正向移動，CH3OH 的物質(zhì)的量增加 ；平衡正向移動，所以重新平衡c ( H2 )/ c (CH3OH )減小 ；溫度不變平衡常數(shù)K不變；（4）①陽極發(fā)生氧化反應，電極反應式Co2+ —e－== Co3+；②Co3+ 做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO2，除去甲醇的離子方程式6Co3++ CH3OH + H2O==CO2↑ + 6Co2+ + 6H+。