Question

（本題16分）工業上利用CO₂和H₂在一定條件下反應合成甲醇。
（1）已知在常溫常壓下：
① 2CH₃OH(l) ＋ 3O₂(g) ＝ 2CO₂(g) ＋ 4H₂O(g)   ΔH＝－1275.6 kJ／mol
②2CO (g)+ O₂(g) ＝ 2CO₂(g)  ΔH＝－566.0 kJ／mol
③H₂O(g) ＝ H₂O(l)  ΔH＝－44.0 kJ／mol
寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態水的熱化學方程式：____________ ________
（2）甲醇脫氫可制取甲醛CH₃OH(g)HCHO(g)+H₂(g),甲醇的平衡轉化率隨溫度變化曲線如下圖所示。回答下列問題:

①脫氫反應的△H_____0，600K時，Y點甲醇的υ(正) _____υ(逆)（填“>”或“<”）
②從Y點到X點可采取的措施是_______________________________________________。
③有同學計算得到在t­₁K時，該反應的平衡常數為8.1mol·L^－1。你認為正確嗎？請說明理由__________________________________________________________________________。
（3）納米級Cu₂O由于具有優良的催化性能而受到關注。在相同的密閉容器中，使用不同方法制得的Cu₂O（Ⅰ）和（Ⅱ）分別進行催化CH₃-OH的脫氫實驗：
CH₃OH(g)HCHO(g)+H₂(g)
CH₃OH的濃度（mol·L^－1）隨時間t (min)變化如下表：

序號	溫度	0	10	20	30	40	50
①	T1	0.050	0.0492	0.0486	0.0482	0.0480	0.0480
②	T1	0.050	0.0488	0.0484	0.0480	0.0480	0.0480
③	T2	0.10	0.094	0.090	0.090	0.090	0.090

可以判斷：實驗①的前20 min的平均反應速率 ν(H₂)＝              ；實驗溫度T₁   T₂（填“>”、“<”）；催化劑的催化效率：實驗①   實驗②（填“>”、“<”）。
（4）用CH₃-OH、空氣、KOH溶液和石墨電極可構成燃料電池。則該電池的負極反應式為：
___________________________________________。

Answer 1

（1）CH₃OH(l)+ O₂(g) ＝ CO(g) + 2H₂O(l)  ΔH＝﹣442.8 kJ∕mol （2分）
（2）①> （2分）②< （2分）
②降低溫度和增大壓強（2分）
③不正確（1分）。因為當CH₃OH的起始濃度不同時，其轉化率就不等于90%。（1分）
（3）7.0×10^-5 mol·L^-1 min^-1（2分）  <（1分） <（1分）
（4）CH₃-OH + 8OH^- + 6e^- = CO₃^2- + 6H₂O （2分）

試題分析：
（1）根據題意，先寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態水的化學方程式，標明狀態，再根據蓋斯定律求算焓變。
（2）①由坐標圖可知，隨著溫度的升高，甲醇的平衡轉化率在不斷地增大，即是溫度升高，平衡向正反應方向移動，所以焓變大于0；②Y點在曲線的上方，在該溫度下，平衡轉化率應比Y點小，所以平衡當向逆進行，才能達到X點，所以正反應速率小逆反應速率；可以采用降溫或增大壓強的方法；③不正確，起始濃度不一樣，轉化率就不同了。
（3）審清題意“實驗①的前20 min，ν(H₂)”，ν(H₂)=（0.050-0.0486）mol·L^-1/20min
；該反應是吸熱反應，比較實驗①和實驗②達到平衡所需要的時間，便可判斷溫度的高低和催化劑的催化效果；
（4）負極發生的是氧化反應，所以先把這一部分CH₃-OH -6e- → CO₃^2-寫出來，因為電解質溶液是堿性的，C以CO₃^2-存在，由電荷守恒可知，左邊當再加上OH^-，右邊加上H₂O，配平就可以了。