甲醇是重要的化工原料，在日常生活中有著廣泛的應(yīng)用。

（1）工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇：

反應(yīng)Ⅰ：CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）

反應(yīng)Ⅱ：CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）

①在以上制備甲醇的兩個反應(yīng)中：反應(yīng)Ⅰ優(yōu)于反應(yīng)Ⅱ，原因為_________________。

②對于反應(yīng)Ⅰ，下圖甲表示能量的變化；圖乙表示一定溫度下，在體積為2L的密閉容器中加入4mol H2和一定量的CO后，CO和CH3OH（g）的濃度隨時聞巒化。

在“圖甲”中，曲線__________（填：“a”或“b”）表示使用了催化劑；該反應(yīng)屬于________（填：“吸熱”、“放熱”）反應(yīng)。在圖乙中從反應(yīng)開始到建立平衡，用H2濃度變化表示的反應(yīng)速率為_____________；該溫度下CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）的化學(xué)平衡常數(shù)為__________.

③對于反應(yīng)Ⅱ，在一定溫度時，將lmol CO2年和3mol H2充入一密閉恒容容器中，充分反應(yīng)達到平衡后，若CO2的轉(zhuǎn)化率為a，則容器內(nèi)的平衡壓強與起始壓強之比為__________；若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是____________。

a．升高溫度

b．增加CO2的量

c．充入He，使體系總壓強增大

d．按原比例再充入CO2和H2

（2）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。實驗室用下圖裝置模擬上述過程。

①陽極電極反應(yīng)式為____________。

②除去甲醇的離子方程式為________________。

 

【答案】

（14分）（1）①反應(yīng)I符合“原子經(jīng)濟性”的原則即原子利用率為100%（1分）

②b（1分）  放熱（1分）  0.15mol/(L·min)（2分）  12（1分）③1－（2分）  bd（2分）

（2）①CO2＋－e－＝CO3＋（2分）

②6 CO3＋＋CH3OH＋H2O＝CO2↑＋6 CO2＋＋6H＋（2分）

【解析】

試題分析：（1）①根據(jù)反應(yīng)I和反應(yīng)Ⅱ的生成物可知，反應(yīng)I中生成物只有一種，而反應(yīng)Ⅱ中還有水生成，即反應(yīng)I符合“原子經(jīng)濟性”的原則即原子利用率為100%，所以反應(yīng)Ⅰ優(yōu)于反應(yīng)Ⅱ。

②根據(jù)圖像甲可知，曲線b的活化能低于曲線a的活化能，所以曲線b表示使用了催化劑；同樣根據(jù)圖像甲可知，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，所以反應(yīng)是放熱反應(yīng)；根據(jù)圖像乙可知，反應(yīng)進行到10min是反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，此時生成的甲醇濃度是0.75mol/L，則根據(jù)反應(yīng)I可知，消耗氫氣的濃度是1.5mol/L，所以氫氣表示的反應(yīng)速率是1.5mol/L÷10min＝0.15mol/(L·min)；平衡時氫氣的濃度是2mol/L－1.5mol/L＝0.5mol/L，所以根據(jù)CO和甲醇的平衡濃度可知，該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝＝12。

③                  CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）

起始量（mol/L）      1          3             0          0

轉(zhuǎn)化量（mol/L）      a          3a             a         a

平衡量（mol/L）    1－a      3－3a             a         a

則根據(jù)壓強之比是相應(yīng)的物質(zhì)的量之比可知

容器內(nèi)的平衡壓強與起始壓強之比為＝1－

a．因正反應(yīng)放熱，升高溫度可使平衡向逆反應(yīng)方向移動，不能增加甲醇產(chǎn)率，故a不正確；

b．增加CO2的量，平衡向正反應(yīng)方向移動，所以可以增加甲醇產(chǎn)率，故b正確；

c．充入He，使體系總壓強增大，對于參加反應(yīng)的物質(zhì)來說，濃度不變，平衡不移動，甲醇產(chǎn)率不變，故c錯誤；

d．按原比例再充入CO2和H2壓強增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，可以增加甲醇產(chǎn)率，故d正確。

答案選bd。

（2）①原電池中陽極失去電子，所以根據(jù)裝置圖可知，CO2＋在陽極失去電子，陽極電極反應(yīng)式為CO2＋－e－＝CO3＋。

②Co3＋做氧化劑，能把水中的甲醇氧化成CO2而凈化，反應(yīng)的離子方程式是6 CO3＋＋CH3OH＋H2O＝CO2↑＋6 CO2＋＋6H＋。

考點：考查綠色化學(xué)、反應(yīng)熱的判斷、反應(yīng)速率和平衡常數(shù)的計算、外界條件對平衡狀態(tài)的影響、電解池的有關(guān)應(yīng)用和電極反應(yīng)式的書寫

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：閱讀理解

甲醇是重要的化工原料，在日常生活中有著廣泛的應(yīng)用．
（1）工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇：
反應(yīng)Ⅰ：CO（g）+2H2（g）    CH3OH（g）△H1
反應(yīng)Ⅱ：CO2（g）+3H2（g）   CH3OH（g）+H2O（g）△H2
①在以上制備甲醇的兩個反應(yīng)中：反應(yīng)I優(yōu)于反應(yīng)II，原因為
反應(yīng)I符合“原子經(jīng)濟性”的原則即原子利用率為100%
反應(yīng)I符合“原子經(jīng)濟性”的原則即原子利用率為100%
．
②下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)Ⅰ在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)的數(shù)值：
溫度 250℃ 300℃ 350℃
K 2.041 0.270 0.012
I、在一密閉容器中發(fā)生反應(yīng)Ⅰ并達到平衡后，保持其他條件不變，對容器升溫，此反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)平衡應(yīng)
逆向
逆向
移動（填“正向”、“逆向”、“不”）．
II、某溫度下，將1mol CO和4molH2充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)達到平衡后，測得c（CO）=0.1mol/L，則CO的轉(zhuǎn)化率為
80%
80%
，此時的溫度
＜
＜
250℃（填“＞”、“＜”、“=”）
（2）已知在常溫常壓下：①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（l）△H1=-Q1kJ/mol
②2CO （g）+O2（g）=2CO2（g）△H2=-Q2 kJ/mol③H2O（g）=H2O（l）△H3=-Q3 kJ/mol
請寫出甲醇發(fā)生不完全燃燒生成一氧化碳和氣態(tài)水的熱化學(xué)反應(yīng)方程式：
CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（g）△H=（2Q3+0.5Q2-0.5Q1）kJ/mol
CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（g）△H=（2Q3+0.5Q2-0.5Q1）kJ/mol

（3）某同學(xué)依據(jù)甲醇燃燒的反應(yīng)原理，設(shè)計如圖所示的電池裝置，工作一段時間后，測得溶液的pH將
降低
降低
填“升高”、“降低”、“不變”），該燃料電池負(fù)極反應(yīng)的離子方程式為：
CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O
CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O
．

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科目：高中化學(xué) 來源：2014屆云南省昆明市高三上學(xué)期第一次摸底調(diào)研測試化學(xué)試卷（解析版） 題型：填空題

甲醇是重要的化工原料和清潔液體燃料。工業(yè)上可利用CO或CO2來生產(chǎn)甲醇。甲醇制

備的相關(guān)信息如下表：

（1）反應(yīng)②是____反應(yīng)（選填“吸熱”“放熱”）。

（2）據(jù)上表信息推導(dǎo)出、與之間的關(guān)系，=______用、表示）。500℃時測得反應(yīng)③在某時刻，的濃度(mol/L)分別為0 8、0.1、0 3、0 15，此時（選填“>”“<”“=”）。

（3)若某溫度下反應(yīng)①從開始到平衡CO和CH3OH的濃度變化如圖一所示，則用H2濃度變化表示此段時間內(nèi)該反應(yīng)的平均速.v(H2)=            若某溫度下反應(yīng)①中H2的平衡轉(zhuǎn)化率(a)與體系總壓強(P)的關(guān)系如圖二所示，則平衡狀態(tài)由A變到B時，平衡常數(shù)（選填“>”“<”“=”）。

（4）一定溫度下，在體積固定的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)②，可判斷該反應(yīng)已經(jīng)達到平衡的是____。（用相應(yīng)字母表示）

A．容器中總壓強不變

B．混臺氣體的平均摩爾質(zhì)量也始終保持不變，

C．混合氣體的密度不變

D．CO2(g)或CO(g)的濃度不變

（5）一定條件下甲醇與一氧化碳反應(yīng)可合成醋酸。室溫下，將a mol/L醋酸溶液與bmol/LNaOH溶液等體積混合。若溶液顯中性，則a_________b（選填“>”“<”“=”）。若c(Na＋)<c(CH3COO－)，則溶液顯____性（選填“酸”“堿…中”）。

 

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科目：高中化學(xué) 來源：寧夏自治區(qū)模擬題 題型：填空題

甲醇是重要的化工原料，在日常生活中有著廣泛的應(yīng)用。   
(1)工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇：
反應(yīng)I：CO(g)+2H2 (g) CH3OH(g)     △H1
反應(yīng)Ⅱ：CO2(g)+3H2 (g) CH3OH(g)+H2O(g)  △H2
在以上制備甲醇的兩個反應(yīng)中，反應(yīng)I優(yōu)于反應(yīng)Ⅱ，原因為____________
下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)I在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)的數(shù)值：  
①在一密閉容器中發(fā)生反應(yīng)工并達到平衡后，保持其他條件不變，對容器升溫，此反應(yīng)的化學(xué)平衡應(yīng)____（填“正向”“逆向”或“不”）移動。
②某溫度下，將1 mol CO和4mol H2充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)達到平衡后，測得c(CO)=0.1 mol/L，則CO的轉(zhuǎn)化率為____，此時的溫度____（填“>”“<”或 “=”）250℃。
(2)已知在常溫常壓下：
①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+ 4H2O(l)  △H1=-Q1 kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)    △H2=-Q2 kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l)   △H3=-Q3 kJ/mol
請寫出甲醇發(fā)生不完全燃燒生成一氧化碳和氣態(tài)水的熱化學(xué)反應(yīng)方程式：_____________。
(3)某同學(xué)依據(jù)甲醇燃燒的反應(yīng)原理，設(shè)計如圖所示的電池裝置，工作一段時間后，測得溶液的pH將_____________（填“升高” “降低”或“不變”），該燃料電池負(fù)極反應(yīng)的離子方程式為_____________。

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科目：高中化學(xué) 來源：2011年寧夏銀川一中高考化學(xué)三模試卷（解析版） 題型：解答題

甲醇是重要的化工原料，在日常生活中有著廣泛的應(yīng)用．
（1）工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇：
反應(yīng)Ⅰ：CO（g）+2H2（g）    CH3OH（g）△H1
反應(yīng)Ⅱ：CO2（g）+3H2（g）   CH3OH（g）+H2O（g）△H2
①在以上制備甲醇的兩個反應(yīng)中：反應(yīng)I優(yōu)于反應(yīng)II，原因為______．
②下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)Ⅰ在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)的數(shù)值：
溫度250℃300℃350℃
K2.0410.2700.012
I、在一密閉容器中發(fā)生反應(yīng)Ⅰ并達到平衡后，保持其他條件不變，對容器升溫，此反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)平衡應(yīng)______移動（填“正向”、“逆向”、“不”）．
II、某溫度下，將1mol CO和4molH2充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)達到平衡后，測得c（CO）=0.1mol/L，則CO的轉(zhuǎn)化率為______，此時的溫度______250℃（填“＞”、“＜”、“=”）
（2）已知在常溫常壓下：①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（l）△H1=-Q1kJ/mol
②2CO （g）+O2（g）=2CO2（g）△H2=-Q2 kJ/mol③H2O（g）=H2O（l）△H3=-Q3 kJ/mol
請寫出甲醇發(fā)生不完全燃燒生成一氧化碳和氣態(tài)水的熱化學(xué)反應(yīng)方程式：______
（3）某同學(xué)依據(jù)甲醇燃燒的反應(yīng)原理，設(shè)計如圖所示的電池裝置，工作一段時間后，測得溶液的pH將______填“升高”、“降低”、“不變”），該燃料電池負(fù)極反應(yīng)的離子方程式為：______．

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