Question

甲醇可作为燃料电池的原料。以CH₄和H₂O为原料，通过下列反应反应来制备甲醇。
I：CH₄(g) + H₂O (g) ＝CO(g) + 3H₂(g)    △H ＝+206.0 kJ/mol
II：CO (g) + 2H₂ (g) ＝ CH₃OH (g)  △H ＝—129.0 kJ/mol
（1）CH₄(g)与H₂O(g)反应生成CH₃OH (g)和H₂(g)的热化学方程式为_______________。
（2）将1.0 mol CH₄和2.0 mol H₂O(g)通入容积为100 L的反应室，在一定条件下发生反应I，测得在一定的压强下CH₄的转化率与温度的关系如图

①假设100 ℃时达到平衡所需的时间为5 min，则用H₂表示该反应的平均反应速率为_____。
②100℃时反应I的平衡常数为__________。
（3）在压强为0.1 MPa、温度为300℃条件下，将a mol CO与 3a mol H₂的混合气体在催化剂作用下发生反应II生成甲醇，平衡后将容器的容积压缩到原来的1/2，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是________(填字母序号)。
A．c (H₂)减少  
B．正反应速率加快，逆反应速率减慢   
C．CH₃OH 的物质的量增加         
D．重新平衡c ( H₂)/ c(CH₃OH )减小     
E．平衡常数K增大
（4）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。则当n(O₂)/n(CH₃OH)＝0.25时，CH₃OH与O₂发生的主要反应方程式为_________________；

（5）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后，将Co²⁺氧化成Co³⁺，然后以Co³⁺做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO₂而净化。实验室用下图装置模拟上述过程：
① 写出阳极电极反应式_______________。
② 写出除去甲醇的离子方程式_________________。

Answer 1

（1）CH₄(g)+H₂O(g)＝CH₃OH (g)+H₂(g)   △H ＝+77.0 kJ/mol
（2）①0.003 mol·L^－1·min^－1；②  2.25×10^-4
（3）CD
（4）①该反应是一个熵增的反应 （△S＞0）；②2CH₃OH+O₂2HCHO+2H₂O
（5）① Co²⁺ -e^- ＝ Co³⁺；② 6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺