Question

（14分）（1）已知常温常压下：

①2CH₃OH（l）＋3O₂（g）＝2CO₂（g）＋4H₂O（g）  △H＝－1275.6kJ/mol

②H₂O（l）＝H₂O（g） △H＝＋44.0kJ/mol

写出甲醇燃烧的热化学方程式_____________________。

（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。工业上用如下方法好处甲醇：

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0.1MPa和5.0MPa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，则方法二的原子利用率与方法一的原子利用率之比为___。

（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。写出除去甲醇的离子方程式_________。

Answer

（1）CH3OH（l）+3/2O2（g）＝CO2（g）+2H2O（l）△H＝-725.8kJ/mol

（2）①＜；使用合适的催化剂；AC ②；大于；16：25

（3）6Co3++CH3OH+H2O＝CO2↑+6Co2++6H+

【解析】

试题分析：（1）已知：①2CH3OH（l）＋3O2（g）＝2CO2（g）＋4H2O（g） △H＝－1275.6kJ/mol，②H2O（l）＝H2O（g） △H＝＋44.0kJ/mol，则根据盖斯定律可知（①+②×2）÷2即得到CH3OH（l）+3/2O2（g）＝CO2（g）+2H2O（l）△H＝-725.8kJ/mol。

（2）①根据方程式CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）可知该反应为气体系数减小的反应，所以△S＜0；由图中曲线a到曲线b可知，反应的焓变不变，反应活化能降低，所以改变的条件为使用催化剂；在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态。恒温恒容时对于反应CO（g）+2H2（g）CH3OH（g），A．反应前后气体质量守恒，气体物质的量只有达到平衡时才能保持不变，所以平均摩尔质量＝m总÷n总是个变量，只有达到平衡才能保持不变，A正确；B．V（CO）＝V（CH3OH）不能说明正逆反应速率相等，B错误；C．氢气的转化率是个变量，当转化率达到了最大限度即消耗的氢气等于生成的氢气时反应达到平衡状态，C正确；D．方程式确定后，该反应的焓变是个定值，与是否达到平衡状态无关，D错误，答案选AC。

②化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，则根据方程式CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）该反应的平衡常数表达式为：；温度相同时，增大压强，平衡向正反应方向移动，则二氧化碳的转化率增大，所以曲线A所在点压强高为0.5MP，由A点温度高与B点，所以Va大于Vb；方法一原子利用率为＝；方法二原子利用率为＝，所以方法二的原子利用率与方法一的原子利用率之比为16：25。

（3）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+，原子守恒与电荷守恒可知，还原生成H+，反应的方程式为6Co3++CH3OH+H2O＝CO2↑+6Co2++6H+。

考点：考查盖斯定律求反应热，化学平衡状态的判断及影响因素，平衡常数表达式的书写，离子方程式的书写