Question

甲醇是一種用途廣泛的化工原料。
（1）工業(yè)上常用下列兩種反應(yīng)制備甲醇：
①CO(g) + 2H₂(g)  CH₃OH(g)               ΔH₁= -90．1KJ/mol       
②CO₂(g)＋ 3H₂(g)  CH₃OH(g)  +  H₂O(l)  ΔH₂  
已知：CO(g)+ H₂O (g) ＝ CO₂ (g) + H₂ (g)     ΔH₃=-41．1 KJ/mol    ③
H₂O (l) ＝H₂O (g)                     ΔH₄=+44．0KJ/mol     ④
則ΔH₂＝         
（2）實(shí)驗(yàn)室模擬用CO和H₂反應(yīng)來(lái)制甲醇。在250℃下，將一定量的CO和H₂投入10L的密閉容器中，各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度(mol?L^-1)變化如下表所示：（前6min沒(méi)有改變條件）

	2min	4min	6min	8min	…
CO	0．07	0．06	0．06	0．05	…
H2	x	0．12	0．12	0．2	…
CH3OH	0．03	0．04	0．04	0．05	…

 
①x=                     。
②250℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K值為：                            (不必化簡(jiǎn))。
③若6min～8min只改變了某一條件，所改變的條件是                        。
④第8min時(shí),該反應(yīng)是不是達(dá)到平衡狀態(tài)       。(填“是”或“不是”)
⑤該合成反應(yīng)的溫度一般控制在240～270℃，選擇此溫度的原因是：Ⅰ．此溫度下的催化劑活性高；Ⅱ．          。
（3）電解甲醇水溶液制氫的優(yōu)點(diǎn)是需要的電壓低，而且制得的氫氣比電解相同物質(zhì)的量的水多。寫出電解甲醇水溶液的反應(yīng)式為：陽(yáng)極：                    。

Answer 1

（1）-93．0 KJ/mol （3分）
（2）①x=0．14  （2分）
② （2分）
③增加了1 mol氫氣；（2分）
④ 不是（2分）
⑤溫度低，反應(yīng)速率慢，單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量低；而該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度過(guò)高，轉(zhuǎn)化率降低。（2分）
（3）陽(yáng)極：CH₃OH+H₂O=6H⁺+CO₂↑+6e-或CH₃OH+H₂O-6e-=6H⁺+CO₂↑；（3分）

解析試題分析：（1）根據(jù)蓋斯定律，②=①-（③+④），所以ΔH₂＝ΔH₁-（ΔH₃+ΔH₄）=-93．0 KJ/mol；
（2）①CO在2～4min濃度減少0．01mol/L,則H₂的濃度減少0．02mol/L，4min時(shí)氫氣的濃度是0．12mol/L,所以x=0．02mol/L+0．12mol/L=0．14 mol/L；
②250℃時(shí)在6min時(shí)達(dá)平衡，根據(jù)平衡常數(shù)的計(jì)算式得K=
③8min時(shí)CO的濃度減小，氫氣的濃度增大，甲醇的濃度增大，說(shuō)明改變條件平衡正向移動(dòng)，CO濃度減少0．01mol/L，則氫氣的濃度減少0．02mol/L，所以改變條件時(shí)氫氣的濃度是0．22mol/L，與6min時(shí)相比氫氣的濃度增加0．1mol/L，物質(zhì)的量增加1mol，所以改變的條件是氫氣增加1mol；
④用8min時(shí)生成物的濃度冪除以反應(yīng)物的濃度冪之積，與相比，若相等則是平衡狀態(tài)，若不等則不是平衡狀態(tài)；
⑤溫度太低，反應(yīng)速率小，單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量低；而該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度過(guò)高，轉(zhuǎn)化率降低，所以溫度以催化劑的活性為主進(jìn)行選擇；
（3）電解甲醇水溶液比電解相同物質(zhì)的量的水多，電解1molH₂O得1mol氫氣，則電解1mol甲醇水溶液產(chǎn)生的氫氣將大于1mol，所以電解1mol甲醇水溶液產(chǎn)生的H⁺將大于2mol，說(shuō)明甲醇分子中的氫原子通過(guò)電解液成為H⁺，故電解甲醇水溶液的陽(yáng)極反應(yīng)式為CH₃OH+H₂O-6e-=6H⁺+CO₂↑。
考點(diǎn)：考查蓋斯定律的應(yīng)用，化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算，對(duì)反應(yīng)條件的分析，用平衡常數(shù)判斷平衡狀態(tài)，電解原理的應(yīng)用