Question

（本题16分）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:

①脱氢反应的△H_____0，600K时，Y点甲醇的υ(正) _____υ(逆)（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CH₃-OH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）用CH₃-OH、空气、KOH溶液和石墨电极可构成燃料电池。则该电池的负极反应式为：

  ___________________________________________。

Answer

（1）CH3OH(l)+ O2(g) ＝ CO(g) + 2H2O(l) ΔH＝﹣442.8 kJ∕mol （2分）

（2）①> （2分）②< （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）CH3-OH + 8OH- + 6e- = CO32- + 6H2O （2分）

【解析】

试题分析：

（1）根据题意，先写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的化学方程式，标明状态，再根据盖斯定律求算焓变。

（2）①由坐标图可知，随着温度的升高，甲醇的平衡转化率在不断地增大，即是温度升高，平衡向正反应方向移动，所以焓变大于0；②Y点在曲线的上方，在该温度下，平衡转化率应比Y点小，所以平衡当向逆进行，才能达到X点，所以正反应速率小逆反应速率；可以采用降温或增大压强的方法；③不正确，起始浓度不一样，转化率就不同了。

（3）审清题意“实验①的前20 min，ν(H2)”，ν(H2)=（0.050-0.0486）mol·L-1/20min

；该反应是吸热反应，比较实验①和实验②达到平衡所需要的时间，便可判断温度的高低和催化剂的催化效果；

（4）负极发生的是氧化反应，所以先把这一部分CH3-OH -6e- → CO32-写出来，因为电解质溶液是碱性的，C以CO32-存在，由电荷守恒可知，左边当再加上OH-，右边加上H2O，配平就可以了。

考点：热化学方程式的书写；影响化学平衡的因素；化学平衡常数的应用；化学反应速率的计算；电化学电极反应式的书写。