Question

甲醇来源丰富、价格低廉、运输贮存方便，是一种重要的化工原料，有着重要的用途和应用前景。工业生产甲醇的常用方法是：CO（g）+2H₂（g） ⇌ CH₃OH（g） △H＝－90.8 kJ·mol^－1

（1）已知：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O   △H＝－571.6 kJ·mol^－1

H₂（g）+1/2O₂（g）=H₂O（g）  △H＝－241.8 kJ·mol^－1

则CH₃OH（g）＋O₂（g）=CO（g）＋2H₂O（g）的反应热△H＝            kJ·mol^－1。

（2）将1.0molCH₄和2.0molH₂O（g）通入容积为100L的反应室，在一定条件下发生反应：CH₄（g）+ H₂O（g）＝CO（g）+3H₂（g），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℃时反应的平衡常数为                   。

（3）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                ；在制备H₂时最好控制n（O₂）/n（CH₃OH）＝             。

Answer

（1）－392.8

（2）0.003 mol·L－1·min－1， 2.25×10-4

（3）① 该反应是一个熵增的反应 （△S＞0），

②

【解析】

试题分析：（1）CO（g）+2H2（g） ⇌ CH3OH（g） △H＝－90.8 kJ·mol－1

H2（g）+1/2O2（g）=H2O（g） △H＝－241.8 kJ·mol－1 根据盖斯定律可得：

CH3OH（g）+O2（g） CO（g）+2H2O（g） △H＝-392.8KJ/mol

（2）100 ℃时达到平衡时，甲烷转化率为50%，则参加反应的甲烷有1.0mol×50%=0.5mol，反应容器100L，

CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）

反应前（mol/L） 0.01 0.02 0 0

反应了（mol/L） 0.005 0.005 0.005 0.015

平衡后（mol/L） 0.005 0.015 0.005 0.015

平衡常数K=（0.005x0.0153）/（0.005x0.015）=2.25×10-4；v=△c/△t =0.015/5 =0.003mol·L－1·min－1

（3）①CH3OH（g）CO（g）＋2H2（g）的正反应方向为吸热反应，该反应能自发进行的原因是该反应是一个熵增的反应 （△S＞0）；②当n（O2）/n（CH3OH）＝0.25时，由图曲线分析可知主要是生成HCHO的反应，其反应的方程式为：2CH3OH+O2 2HCHO+2H2O；在制备H2时最好控制n（O2）/n（CH3OH）＝0.5

考点：考查了盖斯定律以及反应速率、转化率、化学平衡常数的求算的相关知识。