Question

甲醇可作為燃料電池的原料。以CH₄和H₂O為原料，通過下列反應(yīng)反應(yīng)來制備甲醇。
I：CH₄(g) + H₂O (g) ＝CO(g) + 3H₂(g)    △H ＝+206.0 kJ/mol
II：CO (g) + 2H₂ (g) ＝ CH₃OH (g)  △H ＝—129.0 kJ/mol
（1）CH₄(g)與H₂O(g)反應(yīng)生成CH₃OH (g)和H₂(g)的熱化學(xué)方程式為_______________。
（2）將1.0 mol CH₄和2.0 mol H₂O(g)通入容積為100 L的反應(yīng)室，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)I，測得在一定的壓強(qiáng)下CH₄的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖

①假設(shè)100 ℃時達(dá)到平衡所需的時間為5 min，則用H₂表示該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率為_____。
②100℃時反應(yīng)I的平衡常數(shù)為__________。
（3）在壓強(qiáng)為0.1 MPa、溫度為300℃條件下，將a mol CO與 3a mol H₂的混合氣體在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)II生成甲醇，平衡后將容器的容積壓縮到原來的1/2，其他條件不變，對平衡體系產(chǎn)生的影響是________(填字母序號)。
A．c (H₂)減少  
B．正反應(yīng)速率加快，逆反應(yīng)速率減慢   
C．CH₃OH 的物質(zhì)的量增加         
D．重新平衡c ( H₂)/ c(CH₃OH )減小     
E．平衡常數(shù)K增大
（4）工業(yè)上利用甲醇制備氫氣的常用方法有兩種：
①甲醇蒸汽重整法。該法中的一個主要反應(yīng)為CH₃OH(g)CO(g)＋2H₂(g)，此反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的原因是___________________。 
②甲醇部分氧化法。在一定溫度下以Ag/CeO₂-ZnO為催化劑時原料氣比例對反應(yīng)的選擇性（選擇性越大，表示生成的該物質(zhì)越多）影響關(guān)系如圖所示。則當(dāng)n(O₂)/n(CH₃OH)＝0.25時，CH₃OH與O₂發(fā)生的主要反應(yīng)方程式為_________________；

（5）甲醇對水質(zhì)會造成一定的污染，有一種電化學(xué)法可消除這種污染，其原理是：通電后，將Co²⁺氧化成Co³⁺，然后以Co³⁺做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO₂而凈化。實(shí)驗(yàn)室用下圖裝置模擬上述過程：
① 寫出陽極電極反應(yīng)式_______________。
② 寫出除去甲醇的離子方程式_________________。

Answer 1

（1）CH₄(g)+H₂O(g)＝CH₃OH (g)+H₂(g)   △H ＝+77.0 kJ/mol
（2）①0.003 mol·L^－1·min^－1；②  2.25×10^-4
（3）CD
（4）①該反應(yīng)是一個熵增的反應(yīng) （△S＞0）；②2CH₃OH+O₂2HCHO+2H₂O
（5）① Co²⁺ -e^- ＝ Co³⁺；② 6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺