Question

甲醇是一种用途广泛的化工原料。
（1）工业上常用下列两种反应制备甲醇：
①CO(g) + 2H₂(g)  CH₃OH(g)               ΔH₁= -90．1KJ/mol       
②CO₂(g)＋ 3H₂(g)  CH₃OH(g)  +  H₂O(l)  ΔH₂  
已知：CO(g)+ H₂O (g) ＝ CO₂ (g) + H₂ (g)     ΔH₃=-41．1 KJ/mol    ③
H₂O (l) ＝H₂O (g)                     ΔH₄=+44．0KJ/mol     ④
则ΔH₂＝         
（2）实验室模拟用CO和H₂反应来制甲醇。在250℃下，将一定量的CO和H₂投入10L的密闭容器中，各物质的物质的量浓度(mol?L^-1)变化如下表所示：（前6min没有改变条件）

	2min	4min	6min	8min	…
CO	0．07	0．06	0．06	0．05	…
H2	x	0．12	0．12	0．2	…
CH3OH	0．03	0．04	0．04	0．05	…

 
①x=                     。
②250℃时该反应的平衡常数K值为：                            (不必化简)。
③若6min～8min只改变了某一条件，所改变的条件是                        。
④第8min时,该反应是不是达到平衡状态       。(填“是”或“不是”)
⑤该合成反应的温度一般控制在240～270℃，选择此温度的原因是：Ⅰ．此温度下的催化剂活性高；Ⅱ．          。
（3）电解甲醇水溶液制氢的优点是需要的电压低，而且制得的氢气比电解相同物质的量的水多。写出电解甲醇水溶液的反应式为：阳极：                    。

Answer 1

（1）-93．0 KJ/mol （3分）
（2）①x=0．14  （2分）
② （2分）
③增加了1 mol氢气；（2分）
④ 不是（2分）
⑤温度低，反应速率慢，单位时间内的产量低；而该反应为放热反应，温度过高，转化率降低。（2分）
（3）阳极：CH₃OH+H₂O=6H⁺+CO₂↑+6e-或CH₃OH+H₂O-6e-=6H⁺+CO₂↑；（3分）

试题分析：（1）根据盖斯定律，②=①-（③+④），所以ΔH₂＝ΔH₁-（ΔH₃+ΔH₄）=-93．0 KJ/mol；
（2）①CO在2～4min浓度减少0．01mol/L,则H₂的浓度减少0．02mol/L，4min时氢气的浓度是0．12mol/L,所以x=0．02mol/L+0．12mol/L=0．14 mol/L；
②250℃时在6min时达平衡，根据平衡常数的计算式得K=
③8min时CO的浓度减小，氢气的浓度增大，甲醇的浓度增大，说明改变条件平衡正向移动，CO浓度减少0．01mol/L，则氢气的浓度减少0．02mol/L，所以改变条件时氢气的浓度是0．22mol/L，与6min时相比氢气的浓度增加0．1mol/L，物质的量增加1mol，所以改变的条件是氢气增加1mol；
④用8min时生成物的浓度幂除以反应物的浓度幂之积，与相比，若相等则是平衡状态，若不等则不是平衡状态；
⑤温度太低，反应速率小，单位时间内的产量低；而该反应为放热反应，温度过高，转化率降低，所以温度以催化剂的活性为主进行选择；
（3）电解甲醇水溶液比电解相同物质的量的水多，电解1molH₂O得1mol氢气，则电解1mol甲醇水溶液产生的氢气将大于1mol，所以电解1mol甲醇水溶液产生的H⁺将大于2mol，说明甲醇分子中的氢原子通过电解液成为H⁺，故电解甲醇水溶液的阳极反应式为CH₃OH+H₂O-6e-=6H⁺+CO₂↑。