Question

(15分)（1）已知在常溫常壓下：
① 2CH₃OH(l)+3O₂(g)  2CO₂(g)+4H₂O(g)  △H=" -1275.6" kJ·mol^－1
② H₂O(l)     H₂O(g)                   △H=" +" 44.0 kJ.mol^－1
寫出表示甲醇燃燒熱的熱化學方程式                               。
（2）甲醇是一種重要的化工原料，又是一種可再生能源，具有開發和應用的廣闊前景。

方法一	CO(g) +2H2(g) CH3OH(g)
方法二	CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g)

工業上可用如下方法合成甲醇：
     
方法一                                      方法二
①方法一：該反應的△S      0（填“＞”或“＜”）。圖中曲線a到曲線b的措施是           
               ，恒溫恒容時，下列說法能說明反應到達平衡狀態的是            。
A.體系的平均摩爾質量不再改變                B. V(CO)= V(CH₃OH)
C. H₂的轉化率達到了最大限度                 D. △H不再改變
②方法二：將CO₂和H₂按物質的量之比1:3充入體積為2.0L的恒容密閉容器中反應，如圖兩條曲線分別表示壓強為0.1 MPa和5.0 MPa下CO₂轉化率隨溫度的變化關系，其中a點的平衡常數表達式為：             ；a，b兩點化學反應速率別用Va、Vb表示，則Va       Vb（填“大于”、“小于”或“等于”）。 已知原子利用率=期望產物的總質量與生成物的總質量之比，則方法一的原子利用率是方法二的原子利用率的            倍(保留兩位小數).
（3）甲醇對水質會造成一定的污染，有一種電化學法可消除這種污染，其原理是通電后將Co^2＋氧化成Co^3＋，然后以Co^3＋做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO₂而凈化。寫出除去甲醇的離子方程式              。 

Answer 1

（1）CH₃OH(l)十O₂(g)  CO₂(g)+2H₂O(l)  △H= －725.8kJ/mol  
（2）①＜ 加入催化劑、AC； ②   大于     1.56 
（3）　6Co^3＋＋CH₃OH＋H₂O=CO₂↑＋6Co^2＋＋6H^＋

解析試題分析：（1）甲醇的燃燒熱是1mold的甲醇完全燃燒產生液態水和氣態二氧化碳時所釋放飛熱量。根據題意可得燃燒熱數值為1275.6 kJ/mol÷2+2×44.0 kJ.mol=725.8kJ/mol，所以燃燒熱的化學方程式為CH₃OH(l)十O₂(g)  CO₂(g)+2H₂O(l)  △H= －725.8kJ/mol;(2)①在方法一中由于消耗3mol的氣體產生了1mol的氣體，所以體系的混亂程度減小，因此該反應的△S＜0；圖中曲線a的活化能大，而曲線b的活化能小，所以曲線a到曲線b的措施是加入催化劑；A.因為反應前后氣體的體積不等，若反應未達到平衡，則氣體的物質的量就要發生變化，體系的平均摩爾質量也要改變，若體系的平均摩爾質量不變，則氣體的物質的量不變，反應達到平衡。正確。B. 因為在方程式中CO與CH₃OH的系數相同，所以任何時刻都存在V(CO)= V(CH₃OH)，因此該條件不能作為判斷平衡的標志。錯誤。C. 若反應未達到平衡，則H₂的轉化率就沒有達到了最大限度�，F在H₂的轉化率達到了最大限度,說明反應達到了平衡狀態。正確。D.對于一個確定的反應，其△H不會因為反應進行的程度的大小而發生改變。因此該條件不能作為判斷化學反應平衡狀態的標志。錯誤。故選項為AC。②反應CO₂(g) +3H₂(g)  CH₃OH(g) +H₂O(g)在a點時的平衡常數是 由于a，b兩點對應的溫度相同，CO₂的轉化率a>b，說明壓強a>b,在其它條件不變時增大壓強，物質的濃度增大，化學反應速率加快，所以Va>Vb表示；在方法一中由于反應物的原子全部轉化為生成物，所以其原子利用率是100%；而方法二中原子利用率是32÷(32+18)×100%=64%.因此方法一的原子利用率是方法二的原子利用率的100% ÷64% =1.56。（3）根據題意可得Co³⁺除去甲醇的離子方程式是6Co^3＋＋CH₃OH＋H₂O=CO₂↑＋6Co^2＋＋6H^＋。
考點：考查熱化學方程式和離子方程式的書寫、體系的混亂程度和化學平衡狀態的判斷、平衡常數的表達式的書寫、原子利用率的計算的知識。