Question

【題目】工業上一般以CO和H2為原料合成甲醇，該反應的熱化學方程式為：

CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g) △H

（1）已知CO(g)、H2(g)的標準燃燒熱分別為 △H=－283kJmol-1， △H=－286kJmol-1，且CH3OH(g)+3/2O2(g) CO2(g)+2H2O(l) △H=－761kJmol-1；則CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g)的△H= ___________。

（2）為了提高CO和H2制備甲醇生產效率和產量；工業生產中通常采取的措施是___________________________________________。（寫出兩點）

（3）實驗室模擬用CO和H2反應來制甲醇，在250 ℃下，將一定量的CO和H2投入10 L的密閉容器中，各物質的物質的量濃度（mol·L-1）變化如下表所示：

	2 min	4 min	6 min
CO	0.07	0.05	0.05
H2	x	0.10	0.10
CH3OH	0.03	0.05	0.05

①250 ℃時，該反應的平衡常數K=___________；

②在圖1中畫出反應開始至第6 min時H2的物質的量的變化曲線，并標出合適的縱坐標。_______

（4）利用電解甲醇水溶液制備氫氣最大的優點就是需要的電壓低，裝置如圖2，寫出 陽極電極反應方程式____________________________________________________，電解的總反應化學方程式__________________________________________。

Answer 1

【答案】－94 kJmol-1 原料循環使用，使用催化劑，及時將甲醇液化分離，控制合適溫度，高壓 100 CH3OH－6e－+ H2O= CO2↑+6 H+ CH3OH+ H2O CO2↑+3H2↑

【解析】

（1）已知CO(g)、H2(g)的標準燃燒熱分別為 △H=－283kJmol-1， △H=－286kJmol-1，則①CO(g)+ 1/2O2(g)= CO2(g) △H=－283kJmol-1，②H2(g)+ 1/2O2(g)= H2O(l) △H=－286kJmol-1③CH3OH(g)+3/2O2(g) CO2(g)+2H2O(l) △H=－761kJmol-1，①+②2-③：CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g)的△H=－94 kJmol-1。答案：－94 kJmol-1。

（2）由CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g)的△H=－94 kJmol-1可知提高CO和H2制備甲醇生產效率和產量，需要采取的措施是：原料循環使用，使用催化劑，及時將甲醇液化分離，控制合適溫度，高壓。答案：原料循環使用，使用催化劑，及時將甲醇液化分離，控制合適溫度，高壓。

（3）①根據圖表可知4min時CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g)反應達到平衡，此時各物質的濃度為：c(CO)= 0.05 mol·L-1, c(H2)= 0.10 mol·L-1, c(CH3OH )=0.05 mol·L-1,所以該反應的平衡常數K= c(CH3OH )/ c(CO) c2(H2)= 0.05/0.050.10)2=100。

② CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)

初始濃度（mol·L-1） x y 0

變化濃度（mol·L-1） 0.05 0.10 0.05

平衡濃度（mol·L-1） 0.05 0.10 0.05

所以x=0.10 mol·L-1, y=0.20 mol·L-1即c(H2)初始=0.20 mol·L-1，平衡濃度為c(H2)平衡=0.10 mol·L-1，反應開始至第6 min時H2的物質的量的變化曲線為

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（4）利用電解甲醇水溶液的裝置圖 由CH3OHCO2知C元素的化合價升高，失電子，做陽極，則陽極電極反應方程式為：CH3OH－6e－+ H2O= CO2↑+6 H+ ；陰極是H2OH2發生了還原反應，所以電解的總反應化學方程式CH3OH+H2O CO2↑+3H2↑。答案：CH3OH－6e－+ H2O= CO2↑+6 H+；CH3OH+ H2O CO2↑+3H2↑。

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