Question

【題目】I.(1)氰化鈉是劇毒化學品。氰化鈉泄漏到水體中，可用ClO2處理，生成兩種無色無味無毒的氣體。寫出用ClO2處理氰化鈉廢水的離子方程式____________。

(2)中國在甲醇燃料電池技術上獲得突破，其裝置原理如圖甲。乙池是鋁制品表面“鈍化”裝置，兩極分別為鋁制品和石墨。M電極的反應式為：______________。

II.工業上利用合成氣（主要成分為CO、CO2和H2）在催化劑的作用下合成甲醇。已知298K和101KPa條件下：

2H2(g)+O2(g)＝2H2O(1) △H1＝－571.6kJ/mol

CO(g)+l/2O2(g)＝CO2(g) △H2＝－283.0kJ/mol

CH3OH(l)+3/2O2(g)＝CO2(g) +2H2O(1) △H3＝－726.5kJ/mol

(3)則CO(g)+2H2 (g)CH3OH(1) △H=_____kJ/mol

(4)已知：CH3OH(1) =CH3OH(g) △H=+35.2kJ/mol；CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)平衡常數K隨溫度變化關系的曲線為下面左圖中的_______（填曲線標記字母I或II）。

(5)維持反應溫度為510K，以n(H2)/ n(CO)=2:1充入一定量的原料氣于1L容器中，在上述條件下充分反應，tl時刻達到平衡，測得容器中c(CH3OH)=2mol/L，則平衡時CO轉化率=______；若維持反應溫度為520K，其它條件不變，請在上面右圖中畫出c(CO)在0～tl時刻變化曲線：_____________。

(6) 20世紀90年代，化學家研制出新型催化劑：堿金屬的醇鹽及溶劑用于合成甲醇。30題圖4是在該新型催化劑作用下，研究溫度、壓強對合成甲醇的影響。由圖可知適宜的反應溫度、壓強為____。

溫度 A. 90～150℃ B. 200～260℃ C．300～360℃ D．400～460℃

壓強 E. 0.1～1 MPa F.3～5 MPa G. 8～10 MPa H. 15～20MPa

Answer 1

【答案】 2ClO2+2CN－＝2Cl－+N2+2CO2 2Al－6e－+6HCO3－＝Al2O3+6CO2↑+3H2O △H＝－128.1kJ/mol I 97.56%（或97.6%或98%） A、F

【解析】I.(1)氰化鈉泄漏到水體中，可用ClO2處理，生成兩種無色無味無毒的氣體，根據原子守恒可知應該是氮氣和二氧化碳，所以用ClO2處理氰化鈉廢水的離子方程式為2ClO2+2CN－＝2Cl－+N2+2CO2。(2)根據甲中氫離子的移動方向可知右側電極是正極，因此M是陽極，發生失去電子的氧化反應，即鋁失去電子，電極反應式為2Al－6e－+6HCO3－＝Al2O3+6CO2↑+3H2O；

II. (3)已知：

①2H2(g)+O2(g)＝2H2O(1) △H1＝－571.6kJ/mol

②CO(g)+l/2O2(g)＝CO2(g) △H2＝－283.0kJ/mol

③CH3OH(l)+3/2O2(g)＝CO2(g) +2H2O(1) △H3＝－726.5kJ/mol

則根據蓋斯定律可知①+②－③即可得到反應CO(g)+2H2 (g)CH3OH(1)的反應熱 △H=－128.1kJ/mol；

(4)已知：CH3OH(1) =CH3OH(g) △H=+35.2kJ/mol，則CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=－92.9kJ/mol，即該反應是放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向進行，平衡常數減小，即曲線I符合。

(5) CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

起始濃度（mol/L） n 2n 0

轉化濃度（mol/L） 2 4 2

平衡濃度（mol/L） n－2 2n－4 2

所以根據圖像可知此時平衡常數為4000，則，解得n＝41/20，所以平衡時CO轉化率=2/n×100%＝97.56%；正反應是放熱反應，升高溫度反應速率加快，平衡向逆反應方向進行，CO濃度增大，到達平衡的時間減少，所以圖像為。

(6)根據圖像可知在3～5 MPa，溫度為90～150℃時CO的轉化率最高，而繼續升高溫度或增大壓強轉化率變化不大，但生產成本增加，因此答案選AF。