Question

【題目】（一）醇烴化新技術是近幾年合成氨工業凈化精煉原料氣，除去少量CO一種新方法，其原理可分為甲醇化與甲烷化兩個部分。

甲醇化：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g））△H1＜﹣116kJmol﹣1

甲烷化：CO（g）+3H2（g）CH4（g）+H2O（g）△H2＜﹣203kJmol﹣1

（1）下列措施有利于提高醇烴化過程CO轉化率的是_____。

A．及時分離出CH3OH B．適當升高反應溫度

C．使用高效的催化劑 D．適當增大壓強

（2）甲醇化平衡常數表示，α為平衡組分中各物質的物質的量分數。若CO與H2混合原料氣中CO的體積分數為1%，經甲醇化后CO的平衡轉化率為w，則Kα＝_____（用含w的表達式來表示）

（3）測試a、b兩種催化劑在不同壓強與溫度條件下，甲醇化過程中催化效率如圖：

從上圖可知選擇哪種催化劑較好_____（填a或b），理由是_____。

（4）下列關于醇烴化過程說法正確的是_____。

A．甲醇化與甲烷化過程在任何條件下均為自發反應

B．選擇不同的催化劑可以控制醇烴化過程中生成甲醇與甲烷的百分含量

C．當溫度與反應容器體積一定時，在原料氣中加入少量的悄性氣體，有利于提高平衡轉化率與甲醇的產率

D．適當增大混合氣體中H2的百分含量，有利于提高醇烴化過程CO平衡轉化率

（二）“五水共治“是浙江治水的成功典范，其中含氮廢水處理是污水治理的一個重要課題，圖3是高含氰（CN﹣）廢水處理方案：

（5）高含氰廢水可以通過電解法進行處理，陽極反應分兩個階段，第一階段電極反應式：CN﹣+2OH﹣﹣2e﹣＝CNO﹣+H2O，請寫出第二階段的電極反應式_____。

（6）電解后低含氰廢水通過化學氧化方法處理：在堿性條件下加入NaClO，將CN﹣氧化為碳酸鹽與對環境友好氣體。請寫出相關離子反應方程式_____。

Answer 1

【答案】AD b 達到較高催化效率時的壓強小，達到較高催化效率溫度低且受溫度影響小 BD 2CNO﹣+4OH﹣﹣6e﹣＝2CO2↑+N2↑+2H2O（或2CNO﹣+8OH﹣﹣6e﹣＝2CO32﹣+N2↑+4H2O） 5ClO﹣+2OH﹣+2CN﹣＝2CO32﹣+N2↑+H2O+5Cl﹣

【解析】

利用勒夏特列原理進行分析，化學平衡常數的計算，由圖可知，b催化劑達到較高催化效率時的壓強小，達到較高催化效率溫度低且受溫度影響小，故選擇b催化劑；故答案為：b；達到較高催化效率時的壓強小，達到較高催化效率溫度低且受溫度影響小；

（1）A．及時分離出CH3OH，平衡正方向移動，CO轉化率增大，故A正確；B．反應為放熱反應，升高反應溫度，有利于逆方向，CO轉化率減小，故B錯誤；C．使用高效的催化劑，催化劑不影響化學平衡，故C錯誤；D．反應為氣體體積減小的反應，適當增大壓強，有利于正方向，CO轉化率增大，故D正確；故答案為：AD；

（2）CO與H2混合原料氣中CO的體積分數為1%，設參與反應的CO為1mol，則H2為99mol，經甲醇化后CO的平衡轉化率為w，列三段式：

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始n：1 99 0

轉化n：w 2w w

平衡n：1﹣w 99﹣2w w

根據a＝，Kα＝＝＝；故答案為：；

（3）由圖可知，b催化劑達到較高催化效率時的壓強小，達到較高催化效率溫度低且受溫度影響小，故選擇b催化劑；故答案為：b；達到較高催化效率時的壓強小，達到較高催化效率溫度低且受溫度影響小；

（4）A．甲醇化與甲烷化過程的△H＜0，△S＜0，溫度較低時，△G＝△H﹣T△S＜0，反應能自發進行，故A錯誤；

B．選擇不同的催化劑可以控制醇烴化過程中生成甲醇與甲烷的百分含量，故B正確；C．當溫度與反應容器體積一定時，在原料氣中加入少量的悄性氣體，化學反應速率不變，平衡不移動，平衡轉化率與甲醇的產率不變，故C錯誤；

D．適當增大混合氣體中H2的百分含量，平衡正方向移動，有利于提高醇烴化過程CO平衡轉化率，故D正確；

故答案為：BD；

（5）第一階段電極反應式：CN﹣+2OH﹣﹣2e﹣＝CNO﹣+H2O，第二階段為CNO﹣繼續失去電子生成無污染的氮氣和二氧化碳氣體，電極反應式為：2CNO﹣+4OH﹣﹣6e﹣＝2CO2↑+N2↑+2H2O（或2CNO﹣+8OH﹣﹣6e﹣＝2CO32﹣+N2↑+4H2O）；

故答案為：2CNO﹣+4OH﹣﹣6e﹣＝2CO2↑+N2↑+2H2O（或2CNO﹣+8OH﹣﹣6e﹣＝2CO32﹣+N2↑+4H2O）；

（6）電解后低含氰廢水通過在堿性條件下加入NaClO，將CN﹣氧化為碳酸鹽與對環境友好氣體氮氣，ClO﹣自身被還原為Cl﹣，反應為：5ClO﹣+2OH﹣+2CN﹣＝2CO32﹣+N2↑+H2O+5Cl﹣；故答案為：5ClO﹣+2OH﹣+2CN﹣＝2CO32﹣+N2↑+H2O+5Cl﹣。