Question

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， 除去甲醇的离子方程式为                            。

Answer

（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）6Co3++CH3OH+H2O ==6Co2++CO2↑+6H+（2分）

【解析】

试题分析：（1）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

根据盖斯定律，①-②+4×③，得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＝﹣442.8 kJ∕mol；

（2）①由图可知，600K时，Y点甲醇的转化率大于平衡时的转化率，说明反应逆向进行，则甲醇的υ(逆)> (正)，②由图可知，升温，甲醇的平衡转化率增大，说明正向是吸热反应，从Y点到X点应该让反应逆向进行，所以可采取降温的措施，又因为正向是体积增大的反应，还可采取增大压强的措施；③当甲醇的起始浓度不一样时，转化率就不一定等于90%，所以在t­1K时，该反应的平衡常数为8.1mol·L－1是不正确的；

（3）由表中数据可知，实验①的前20 min CH3OH的浓度变化了0.0014mol/L，则生成氢气浓度是0.0014mol/L， ν(H2)＝0.0014/20＝7.0×10-5 mol·L-1 min-1；实验②③相比，实验③甲醇的起始浓度是实验②的2倍，而达平衡时的浓度却小于2倍，说明T1到T2平衡向正向移动，而反应为吸热反应，所以T2大于T1；实验①、②值起始浓度相等，但到达平衡的时间实验②小于①，所以催化剂的催化效率：实验①＜实验②；

（4）Co3+将甲醇氧化成CO2和H+，自身被还原为Co2+，所以离子方程式为6Co3++CH3OH+H2O ==6Co2++CO2↑+6H+

考点：盖斯定律、外界条件对平衡状态的影响、反应速率以及电化学原理