Question

甲醇（CH₃OH）是重要的溶剂和替代燃料，工业常以CO和H₂的混合气体为原料一定条件下制备甲醇。

（1）甲醇与乙醇互为             ；完全燃烧时，甲醇与同物质的量的汽油（设平均组成为C₈H₁₈）消耗O₂量之比为      。

（2）工业上常用“水煤气法”获得CO和H₂，其反应原理如下：

C(s) + H₂O(g) CO(g) + H₂(g)  CO(g) + H₂O(g) CO₂(g) + H₂(g)

某水煤气样品中含0.2LCO、0.5LCO₂，则该样品中含H₂         L。

（3）工业上还可以通过下列途径获得H₂，其中节能效果最好的是       。 

A. 高温分解水制取H₂：2H₂O2H₂↑+ O₂↑

B. 电解水制取H₂：2H₂O2H₂↑+ O₂↑

C. 甲烷与水反应制取H₂：CH₄ + H₂O3H₂ + CO

D. 在光催化剂作用下，利用太阳能分解水制取H₂：2H₂O2H₂↑+ O₂↑

（4）在2L的密闭容器中充入1molCO和2molH₂，一定条件下发生反应：CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g) 测得CO和CH₃OH(g)浓度变化如图所示。

① 从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H₂)=    mol·(L·min)^—1。

② 能够判断该反应达到平衡的是    （填选项）。

A．CO、H₂和CH₃OH三种物质的浓度相等

B．密闭容器中混合气体的密度不再改变

C．CH₃OH分解的速率和CH₃OH生成的速率相等

D．相同时间内消耗1 mol CO，同时消耗1 mol CH₃OH

（5）为使合成甲醇原料的原子利用率达100%，实际生产中制备水煤气时还使用CH₄，则生产投料时，n(C)∶n(H₂O)∶n(CH₄)＝         。

Answer

（1）同系物； 3∶25 （或0.12）

（2）1.2

（3）D

（4）① 0.125 ② CD

（5）1∶2∶1 （每空2分）

【解析】

试题分析：（1）甲醇和乙醇结构相似，在分子组成上相差一个CH2，是同系物；等物质的量甲醇和C8H18燃烧消耗氧气的物质的量比为（1+4/4-1/2）：（8+18/4）= 3∶25 ；（2）生成0.5L二氧化碳的同时生成0.5L氢气，消耗0.5L的一氧化碳，则第一个反应生成的一氧化碳为0.5+0.2=0.7L，则同时产生的氢气为0.7L，总共氢气的体积为0.5+0.7=1.2L；（3）途径中只有D不消耗能量，所以节能效果最好；（4）①甲醇的生成量为0.75mol，则氢气的消耗量为1.5mol，则氢气表示的反应速率为15/2/3= 0.125 mol·(L·min)—1；② A、三种物质的浓度相等，不能说明到平衡，错误；B、反应前后气体总质量不变，容器的体积不变，则密度始终不变，故错误；C、甲醇的分解速率和甲醇的生成速率相等，说明正逆反应速率相等，则说明到平衡；D、说明正逆反应速率相等，故正确，故选CD；（5）根据原子利用率100%的要求，反应为C+2H2O+CH4=2CH4O，即三者的物质的量比为1∶2∶1。

考点：同系物，混合物计算，反应速率的计算，平衡状态的标志