Question

(15分)（1）已知在常温常压下：

  ① 2CH₃OH(l)+3O₂(g)   2CO₂(g)+4H₂O(g)  △H= -1275.6 kJ·mol^－1

  ② H₂O(l)    H₂O(g)                   △H= + 44.0 kJ.mol^－1

写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式                                。

（2）甲醇是一种重要的化工原料，又是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景。

方法一	CO(g) +2H2(g) CH3OH(g)
方法二	CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g)

工业上可用如下方法合成甲醇：

     

            方法一                                       方法二

①方法一：该反应的△S      0（填“＞”或“＜”）。图中曲线a到曲线b的措施是           

                ，恒温恒容时，下列说法能说明反应到达平衡状态的是             。

A.体系的平均摩尔质量不再改变                B. V(CO)= V(CH₃OH)

C. H₂的转化率达到了最大限度                 D. △H不再改变

②方法二：将CO₂和H₂按物质的量之比1:3充入体积为2.0L的恒容密闭容器中反应，如图两条曲线分别表示压强为0.1 MPa和5.0 MPa下CO₂转化率随温度的变化关系，其中a点的平衡常数表达式为：              ；a，b两点化学反应速率别用Va、Vb表示，则Va        Vb（填“大于”、“小于”或“等于”）。 已知原子利用率=期望产物的总质量与生成物的总质量之比，则方法一的原子利用率是方法二的原子利用率的             倍(保留两位小数).

（3）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Co^2＋氧化成Co^3＋，然后以Co^3＋做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO₂而净化。写出除去甲醇的离子方程式               。 

Answer

（1）CH3OH(l)十O2(g) CO2(g)+2H2O(l) △H= －725.8kJ/mol

（2）①＜ 加入催化剂、AC； ② 大于 1.56

（3） 6Co3＋＋CH3OH＋H2O=CO2↑＋6Co2＋＋6H＋

【解析】

试题分析：（1）甲醇的燃烧热是1mold的甲醇完全燃烧产生液态水和气态二氧化碳时所释放飞热量。根据题意可得燃烧热数值为1275.6 kJ/mol÷2+2×44.0 kJ.mol=725.8kJ/mol，所以燃烧热的化学方程式为CH3OH(l)十O2(g) CO2(g)+2H2O(l) △H= －725.8kJ/mol;(2)①在方法一中由于消耗3mol的气体产生了1mol的气体，所以体系的混乱程度减小，因此该反应的△S＜0；图中曲线a的活化能大，而曲线b的活化能小，所以曲线a到曲线b的措施是加入催化剂；A.因为反应前后气体的体积不等，若反应未达到平衡，则气体的物质的量就要发生变化，体系的平均摩尔质量也要改变，若体系的平均摩尔质量不变，则气体的物质的量不变，反应达到平衡。正确。B. 因为在方程式中CO与CH3OH的系数相同，所以任何时刻都存在V(CO)= V(CH3OH)，因此该条件不能作为判断平衡的标志。错误。C. 若反应未达到平衡，则H2的转化率就没有达到了最大限度。现在H2的转化率达到了最大限度,说明反应达到了平衡状态。正确。D. 对于一个确定的反应，其△H不会因为反应进行的程度的大小而发生改变。因此该条件不能作为判断化学反应平衡状态的标志。错误。故选项为AC。②反应CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g) 在a点时的平衡常数是 由于a，b两点对应的温度相同，CO2的转化率a>b，说明压强a>b,在其它条件不变时增大压强，物质的浓度增大，化学反应速率加快，所以Va>Vb表示；在方法一中由于反应物的原子全部转化为生成物，所以其原子利用率是100%；而方法二中原子利用率是32÷(32+18)×100%=64%.因此方法一的原子利用率是方法二的原子利用率的100% ÷64% =1.56。（3）根据题意可得Co3+除去甲醇的离子方程式是6Co3＋＋CH3OH＋H2O=CO2↑＋6Co2＋＋6H＋。

考点：考查热化学方程式和离子方程式的书写、体系的混乱程度和化学平衡状态的判断、平衡常数的表达式的书写、原子利用率的计算的知识。