分析:(1)依據(jù)蓋斯定律結(jié)合題干熱化學(xué)方程式計(jì)算得到;
(2)①100°時甲烷的轉(zhuǎn)化率為40%,變化的甲烷為0.4mol,生成的氫氣依據(jù)反應(yīng)①CH
4(g)+H
2O(g)=CO(g)+3H
2(g)△H=+206.0kJ/mol;可知?dú)錃馕镔|(zhì)的量為1.2mol,依據(jù)反應(yīng)速率概念計(jì)算;
②依據(jù)化學(xué)平衡三段式計(jì)算平衡濃度、根據(jù)平衡常數(shù)的概念計(jì)算得到;
(3)在壓強(qiáng)為0.1MPa、溫度為300℃條件下,將1.0molCO與2.0molH
2的混合氣體在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)Ⅱ生成甲醇,CO(g)+2H
2(g)=CH
3OH(g)△H=-129.0kJ/mol;
平衡后將容器的容積壓縮到原來的
,其他條件不變,體積減小壓強(qiáng)增大,反應(yīng)速率增大,平衡正向進(jìn)行;
(4)①反應(yīng)為CH
3OH(g)?CO(g)+2H
2(g),此反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的原因是△H-T△S<0,反應(yīng)是熵增加的反應(yīng);
②當(dāng)n(O
2)/n(CH
3OH)=0.25時,CH
3OH與O
2發(fā)生的主要反應(yīng)為甲醇的催化氧化生成甲醛,反應(yīng)的方程式為:2CH
3OH+O
22HCHO+2H
2O;
(5)①通電后,將Co
2+氧化成Co
3+,電解池中陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)為Co
2+-e
-=Co
3+;
②以Co
3+做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO
2而凈化的離子方程式結(jié)合氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)原子守恒,電荷守恒配平書寫為:6Co
3++CH
3OH+H
2O=CO
2↑+6Co
2++6H
+;
解答:解:(1)依據(jù)蓋斯定律結(jié)合題干熱化學(xué)方程式計(jì)算得到;①CH
4(g)+H
2O(g)=CO(g)+3H
2(g)△H=+206.0kJ/mol;②CO(g)+2H
2(g)=CH
3OH(g)△H=-129.0kJ/mol
①-②得到CH
4(g)與H
2O(g)反應(yīng)生成CH
3OH(g)和H
2(g)的熱化學(xué)方程式為:CH
4(g)+H
2O(g)=CH
3OH(g)+H
2(g)△H=+77.0KJ/L;
故答案為:CH
4(g)+H
2O(g)=CH
3OH(g)+H
2(g)△H=+77.0KJ/L
(2)①100°時甲烷的轉(zhuǎn)化率為40%,變化的甲烷為0.4mol,生成的氫氣依據(jù)反應(yīng)①CH
4(g)+H
2O(g)=CO(g)+3H
2(g)△H=+206.0kJ/mol;可知?dú)錃馕镔|(zhì)的量為1.2mol,用H
2表示該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率=
=0.0024mol/L?min;
②依據(jù)化學(xué)平衡三段式計(jì)算平衡濃度、根據(jù)平衡常數(shù)的概念計(jì)算得到
CH
4(g)+H
2O(g)=CO(g)+3H
2(g)
起始量(mol/L)0.01 0.02 0 0
變化量(mol/L) 0.004 0.004 0.004 0.012
平衡量(mol/L)0.006 0.016 0.004 0.012
K=
=
=7.2×10
-5(mol/L)
2故答案為:0.0024mol/L?min;7.2×10
-5(mol/L)
2(3)在壓強(qiáng)為0.1MPa、溫度為300℃條件下,將1.0molCO與2.0molH
2的混合氣體在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)Ⅱ生成甲醇,CO(g)+2H
2(g)=CH
3OH(g)△H=-129.0kJ/mol;
平衡后將容器的容積壓縮到原來的
,其他條件不變,體積減小壓強(qiáng)增大,反應(yīng)速率增大,平衡正向進(jìn)行
A、體積減小,c(H
2)增大,故A錯誤;
B、壓強(qiáng)增大,正逆反應(yīng)速率都加快,故B錯誤;
C、體積減小,壓強(qiáng)增大,平衡正向進(jìn)行,CH
3OH的物質(zhì)的量增加,故C正確;
D、體積減小,壓強(qiáng)增大,平衡正向進(jìn)行,重新平衡時
減小,故D正確;
E、平衡常數(shù)K只隨溫度的而變化,故E錯誤;
故選CD;
(4)①反應(yīng)為CH
3OH(g)?CO(g)+2H
2(g),此反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的原因是△H-T△S<0,反應(yīng)是熵增加的反應(yīng),;
②當(dāng)n(O
2)/n(CH
3OH)=0.25時,CH
3OH與O
2發(fā)生的主要反應(yīng)為甲醇的催化氧化生成甲醛,反應(yīng)的方程式為:2CH
3OH+O
22HCHO+2H
2O;
故答案為:反應(yīng)是熵增加的反應(yīng);2CH
3OH+O
22HCHO+2H
2O
(5)①通電后,將Co
2+氧化成Co
3+,電解池中陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)為Co
2+-e
-=Co
3+;
②以Co
3+做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO
2而凈化的離子方程式結(jié)合氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)原子守恒,電荷守恒配平書寫為:6Co
3++CH
3OH+H
2O=CO
2↑+6Co
2++6H
+;
故答案為:Co
2+-e
-=Co
3+;6Co
3++CH
3OH+H
2O=CO
2↑+6Co
2++6H
+;