Question

（11分）甲醇可作电池的原料，也会造成环境污染。请根据有关反应回答问题。

（1）以CH₄和H₂O为原料，通过下列反应可制备甲醇。

①CH₄(g)+H₂O(g) ⇌CO(g)+3H₂(g)   △H =+206.0 kJ·mol^－1

②CO(g)+2H₂(g) ⇌CH₃OH (g)      △H=-129.0 kJ·mol^－1

则CH₄(g)+H₂O(g) ⇌CH₃OH (g)+H₂(g)的△H=       kJ·mol^－1。

（2）将1.0 mol CH₄(g)和2.0 mol H₂O(g)通入容积为10 L的容器，在一定条件下发生反应①，测得在一定压强下CH₄的转化率与温度的关系如图。设100℃时达到平衡所需的时间为5 min，

则这时间段v(H₂)=     mol·L^-1·min^-1。

（3）在一定温度下，将一定量CO和H₂充入密闭容器发生反应②。达到平衡后，若压缩容器体积至原来的，对平衡体系产生的影响是     （填序号）。

①c ( H₂ )减小  ②CH₃OH 的物质的量增加   ③新平衡时，减小，

④正反应速率加快，逆反应速率减慢    ⑤平衡常数K增大

（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⁺）。现用下图装置模拟上述过程，则：

①Co²⁺在阳极的电极反应式为                   ；

②请完成除去甲醇的离子方程式：Co³⁺+CH₃OH+       =   Co²⁺+CO₂↑+6H⁺

Answer

（1）（2分）+77.0 （2）0.03 （3）②③

（4）①Co2+-e-= Co3+（或6Co2+-6e-=6Co3+） ② 6 H2O 6

【解析】

试题分析：（1）根据盖斯定律，反应CH4（g）+H2O（g）⇌CH3OH （g）+H2（g）将①+②可得，则△H=（+206.0KJ/mol）+（-129.0KJ/mol）=-77KJ/mol；

（2）将1.0mol CH4和2.0mol H2O （ g ）通入容积固定为10L的反应室，在一定条件下发生反应I，由图象可知100℃甲烷转化率为50%，故参加反应的甲烷为1mol×50%=0.5mol，则：

CH4 （g）+H2O （g）=CO （g）+3H2 （g）

起始量（mol）：1.0 2.0 0 0

变化量（mol）：0.5 0.5 0.5 1.5

平衡量（mol）：0.5 1.5 0.5 1.5

假设100℃时达到平衡所需的时间为5min，则用H2表示该反应的平衡反应速率V（H2）==0.03 mol•L-1•min-1；

（3）在一定条件下，将一定量的CO和氢气的混合气体在催化剂作用下发生反应Ⅱ生成甲醇，CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）△H=-129.0kJ/mol；平衡后将容器的容积压缩到原来的，其他条件不变，体积减小压强增大，反应速率增大，平衡正向进行。①体积减小，c（H2）增大，错误；②体积减小，压强增大，平衡正向移动，CH3OH的物质的量增加，正确；③体积减小，压强增大，平衡正向进行，重新平衡时c（H2）/c（CH3OH）减小，正确；④压强增大，正逆反应速率都加快，错误；⑤平衡常数K只随温度的变化而变化，错误；故选②③；（4）通电后，将Co2+氧化成Co3+，电解池中阳极失电子发生氧化反应，电极反应为Co2+-e-=Co3+；以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化，自身被还原为Co2+，结合原子守恒与电荷守恒可知，还原生成H+，配平书写离子方程式为：6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+。

考点：考查电化学基础、化学平衡的影响因素。