Question

甲醇是重要的化工原料，又可做为燃料。利用合成气（主要成分为CO、CO₂和H₂）在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主反应如下：

Ⅰ CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）    ∆H₁

Ⅱ CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g）   ∆H₂=-58kJ/mol

Ⅲ CO₂（g）+H₂（g）CO（g）+H₂O（g）  ∆H₃

回答下列问题：

（1）物质的标准生成热是常用的化学热力学数据，可以用来计算化学反应热。即化学反应热：∆H=生成物标准生成热总和-反应物标准生成热总和。

已知四种物质的标准生成热如下表：

物质	CO	CO2	H2	CH3OH（g）
标准生成热（kJ/mol）	-110.52	-393.51	0	-201.25

A．计算∆H₁=_______kJ/mol      B．∆H₃______0（填=、<、>）

（2）由甲醇在一定条件下制备甲醚。一定温度下，在三个体积均为1.0L的恒容密闭容器中发生反应：2CH₃OH（g）CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）。实验数据见下表：

容器编号	温度（℃）	起始物质的量（mol）	平衡物质的量（mol）
CH3OH（g）	CH3OCH3（g）	H2O（g）	CH3OCH3（g）	H2O（g）
a	387	0.20	0	0	0.080	0.080
b	387	0.40	0	0
c	207	0.20	0	0	0.090	0.090

下列说法正确的是__________

A．该反应的正反应为放热反应

B．达到平衡时，容器a中的CH₃OH体积分数比容器b中的小

C．容器a中反应到达平衡所需时间比容器c中的长

D．若起始时向容器a中充入CH₃OH 0.15mol、CH₃OCH₃0.15mol和H₂O 0.10mol，则反应将向正反应方向进行

（3）合成气的组成n（H₂）/n（CO+CO₂）=2.60时，体系中的CO平衡转化率（α）与温度和压强的关系如图所示。

①α（CO）值随温度升高而______________（填“增大”或“减小”），其原因是_________。

②图中P₁、P₂、P₃的大小关系为___________，其判断理由是________________。

（4）甲醇可以制成燃料电池，与合成气制成燃料电池相比优点是：__________；若以硫酸作为电解质其负极反应为：_________。

Answer

（1）A． －90.73 kJ/mol；B．＞（2）AD；

（3）① 减小；升高温度时，反应Ⅰ为放热反应，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大；反应Ⅲ为吸热反应，平衡向右移动，CO产生的量也增大；总结果，随温度升高，使CO的转化率降低；

② P3＞P2＞P1；（1分）相同温度下，由于反应Ⅰ为气体分子数减小的反应，加压有利于提升CO的转化率；而反应Ⅲ为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响；故增大压强，CO的转化率升高。

（4）装置简单，减小了电池的体积。CH3OH－6e－＋H2O＝CO2＋6H＋

【解析】

试题分析：（1）∆H1=-201.25－（-110.52＋0）= －90.73 kJ/mol；根据盖斯定律，∆H3=∆H2－∆H1＞0；（2）根据反应a、c可知，升高温度平衡逆向移动，所以该反应的正反应为放热反应；反应a与b比，b相当于加压，加压2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）平衡不移动，容器a中的CH3OH体积分数与容器b中的相同；容器a中的温度高，反应速率大，反应到达平衡所需时间比容器c中的短；根据Q、K的关系，容器a中充入CH3OH 0.15mol、CH3OCH30.15mol和H2O 0.10mol，Q