甲醇、水蒸气重整制氢(SRM)系统简单，产物中H2含量高，是电动汽车氢氧燃料电池...

甲醇、水蒸气重整制氢(SRM)系统简单，产物中H2含量高，是电动汽车氢氧燃料电池理想的氢源。其部分主要反应过程如下流程所示：

请回答下列问题：

I．对反应ICH3OH(g) CO(g) + 2H2(g)的单独研究：

(1) 已知CO(g)的热值为10.1 kJ·g-1；CH3OH(g)、H2(g)的燃烧热分别为760 kJ·mol-1、286 kJ·mol-1；计算反应I的ΔH1=______kJ·mol-1 (保留三位有效数字)。

(2) 原料进气比对反应I的选择性(某产物的选择性越大，则其含量越多)的影响较为复杂，其关系如图甲。当n(O2)/n(CH3OH)=0.2~0.3时，CH3OH与O2发生的主要反应为______。

图甲图乙图丙

II．对反应II CO(g) + H2O(g) H2(g) + CO2(g)ΔH<0的单独研究：

(3) 在进气比n(CO)/n(H2O)不同时，测得相应的CO的平衡转化率如图乙(各点对应温度可能不同)。图乙中D、G两点对应的反应温度分别为TD和TG，其中相对低温的是______(填TD或TG)。

(4) 实验发现，其他条件不变，向反应II平衡体系中投入一定量纳米CaO可明显提高H2的体积分数，原因是______。

III．对反应I和II的综合研究：

(5)某催化剂条件下，体系中CH3OH转化率、中间产物CO生成率与温度变化关系如图丙所示。

① 随着温度升高，CH3OH实际转化率不断接近平衡转化率的原因可能是______；但是，CO的实际生成率并没有不断接近平衡生成率，其原因可能是______ (填标号)。

A．反应Ⅱ正向移动 B．部分CO转化为CH3OH

C．催化剂对反应Ⅱ的选择性低 D．催化剂对反应I的选择性低

② 写出能提高CH3OH转化率而降低CO生成率的一条措施______。

+94.8 2CH3OH+O2 2HCHO+2H2O TD CaO吸收CO2，使反应Ⅱ平衡正向移动温度升高，反应速率加快 D 提高n(水)/n(甲醇) 【解析】（1）根据CO的热值，CH3OH(g)、H2(g)的燃烧热写出已知方程式，用盖斯定律解答；（2）由图像可知，当n(O2)/n(CH3OH)=0.2~0.3时，CH3OH与O2发生反应，主要生成甲醛；（3）用三段式计算D点和G点的平衡常数，已知CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) △H<0，反应为放热反应，温度越低平衡常数越大；（4）CaO吸收CO2，再从平衡移动的角度分析；（5）随着温度的升高平衡向吸热反应方向进行，随着温度的升高，CH3OH 实际反应转化率不断接近平衡状态转化率，是因为升温反应速率加快；随着温度的升高一氧化碳生产率低，说明催化剂对反应I的选择性差。（1）根据CO的热值，CH3OH(g)、H2(g)的燃烧热写出已知方程式： ① 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH2=-565.6 kJ·mol-1 ② CH3OH(g)+O2=CO2(g)+2H2O(l) ΔH3=-760 kJ·mol-1 ③ H2(g)+ O2(g)= H2O(l) ΔH4=-286 kJ·mol-1 根据盖斯定律，要得到反应ICH3OH(g) CO(g) + 2H2(g)，上述已知方程式的运算式为：②-①-③，代入反应热数值，ΔH1=-760 kJ·mol-1-(-565.6 kJ·mol-1)-(-286 kJ·mol-1)=+94.8 kJ·mol-1；故答案为：+94.8；（2）由图像可知，当n(O2)/n(CH3OH)=0.2~0.3时，CH3OH与O2发生反应，主要生成甲醛，反应的方程式为：2CH3OH+O2 2HCHO+2H2O，故答案为：2CH3OH+O2 2HCHO+2H2O；（3）计算D点的平衡常数： KD=；计算G点的平衡常数： KG=；KD> KG，由于该反应放热，温度越低时平衡常数越大，故D点温度更低，故答案为：TD；（4）反应II平衡体系中投入一定量纳米CaO，CaO吸收CO2，使反应Ⅱ平衡正向移动，H2的体积分数提高，故答案为：CaO吸收CO2，使反应Ⅱ平衡正向移动；（5）①图象分析可知，随着温度的升高，CH3OH 实际反应转化率不断接近平衡状态转化率，是因为升温反应速率加快，达到平衡所需时间缩短，随着温度的升高，CO的实际反应生成率与平衡状态生成率相差较大的原因是：催化剂具有选择性，催化剂对反应I的选择性差，故答案为：温度升高，反应速率加快；D； ②能提高CH3OH转化率而降低CO生成率的措施是反应Ⅱ正向进行，反应Ⅰ逆向进行，措施为：其它条件不变，提高n(水)/n(甲醇)的比例，故答案为：提高n(水)/n(甲醇)。

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考点分析：

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III．制备葡萄糖酸锌粗品(装置如右，夹持、控温装置略)：

在90℃水浴、搅拌下，向ZnSO4溶液中分批加入葡萄糖酸钙溶液。趁热过滤，向滤液中加入无水乙醇并冷却析晶，过滤。

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