Question

【題目】工業(yè)常用燃料與水蒸氣反應(yīng)制備H2和CO，再用H2和CO合成甲醇。

（1）制取H2和CO通常采用：C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）△H=+131.4kJmol-1，下列判斷正確的是_______。

a．該反應(yīng)的反應(yīng)物總能量小于生成物總能量

b．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，上述反應(yīng)生成1L H2氣體時(shí)吸收131.4 kJ的熱量

c．若CO（g）+H2（g）C（s）+H2O（1）△H=﹣QkJmol-1，則Q＜131.4

d．若C（s）+CO2（g）2CO（g）△H1；CO（g）+H2O（g）H2（g）+CO2（g）△H2則：△H1+△H2=+131.4kJmol-1

（2）甲烷與水蒸氣反應(yīng)也可以生成H2和CO，該反應(yīng)為：CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）。已知在某溫度下2L的密閉絕熱容器中充入2.00mol甲烷和1.00mol水蒸氣，測(cè)得的數(shù)據(jù)如表：

	不同時(shí)間各物質(zhì)的物質(zhì)的量/mol
	0min	2min	4min	6min
CH4	2.00	1.76	1.60	n2
H2	0.00	0.72	n1	1.20

根據(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算：

①0min～2min 內(nèi)H2的平均反應(yīng)速率為_____________________。

②達(dá)平衡時(shí)，CH4的轉(zhuǎn)化率為_____________；在上述平衡體系中再充入2.00mol甲烷1.00mol 水蒸氣，達(dá)到新平衡時(shí)H2的體積分?jǐn)?shù)與原平衡相比___________（填“變大”、“變小”或“不變”），可判斷該反應(yīng)達(dá)到新平衡狀態(tài)的標(biāo)志有__________（填字母）。

a．CO的含量保持不變 b．容器中c（CH4）與c（CO）相等

c．容器中混合氣體的密度保持不變 d．3υ正（CH4）=υ逆（H2）

（3）合成甲醇工廠的酸性廢水中含有甲醇（CH3OH），常用向廢液中加入硫酸鈷，再用微生物電池電解，電解時(shí)Co2+被氧化成Co3+，Co3+把水中的甲醇氧化成CO2，達(dá)到除去甲醇的目的。工作原理如圖（ c為隔膜，甲醇不能通過(guò)，其它離子和水可以自由通過(guò)）：

①a電極的名稱(chēng)為__________。

②寫(xiě)出除去甲醇的離子方程式______________________。

③微生物電池是綠色酸性料電池，寫(xiě)出該電池正極的電極反應(yīng)式為__________________。

Answer 1

【答案】ad 0.18mol·L﹣1·min﹣1 20% 變小 ad 陽(yáng)極 6Co3++CH3OH+H2O=6Co2++CO2↑+6H+ O2+4e-+4H+=2H2O

【解析】

（1）a、反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，生成物能量總和大于反應(yīng)物能量總和，故a正確；

b、上述反應(yīng)生成1mol H2時(shí)吸收131.4 kJ的熱量，故b錯(cuò)誤；

c、根據(jù)“C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）H=+131.4kJmol-1”，CO（g）+H2（g）C（s）+H2O（g）△H=﹣131.4kJmol-1，H2O（g）→H2O（l）放出熱量，則CO（g）+H2（g）C（s）+H2O（1）△H=﹣QkJmol-1，Q>131.4，故c錯(cuò)誤；

d、若C（s） + CO2（g） 2CO（g） △H1；CO（g） + H2O（g） H2（g） + CO2（g） △H2，根據(jù)蓋斯定律，則：△H1 + △H2 =+131.4 kJmol-1，故d正確；

答案選ad。

（2）①0min～2min 內(nèi)H2的平均反應(yīng)速率為=0.18mol·L﹣1·min﹣1；

②4min時(shí)，參加反應(yīng)的甲烷為2mol﹣1.6mol=0.4mol，生成氫氣為0.4mol×3=1.2mol，與6min時(shí)相等，說(shuō)明4min時(shí)反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡，此時(shí)甲烷的轉(zhuǎn)化率為×100%=20%；在上述平衡體系中再充入2.00mol甲烷和1.00mol 水蒸氣，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，達(dá)到新平衡時(shí)H2的體積分?jǐn)?shù)與原平衡相比變��；

a．CO的含量保持不變，反應(yīng)達(dá)到平衡；

b．容器中c（CH4）與c（CO）相等，不一定平衡；

c．容器中混合氣體的密度一直不變，不是平衡狀態(tài)的標(biāo)志；

d．3υ正（CH4）=υ逆（H2），是反應(yīng)達(dá)到平衡的本質(zhì)標(biāo)志；

答案選ad。

（3）①電極a，Co2+被氧化成Co3+，發(fā)生氧化反應(yīng)，為電解池的陽(yáng)極；

②甲醇被氧化生成二氧化碳，Co3+被還原生成Co2+，溶液呈酸性，則生成物中含有氫離子，所以該反應(yīng)離子方程式為：6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+；

③微生物電池是綠色酸性燃料電池，氧氣在正極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，正極的電極反應(yīng)式為4H++O2+4e-=2H2O。