Question

【題目】甲醇（CH3OH）是重要的溶劑和替代燃料，工業(yè)常以CO和H2的混合氣體為原料一定條件下制備甲醇。

（1）甲醇與乙醇互為 ；完全燃燒時(shí)，甲醇與同物質(zhì)的量的汽油（設(shè)平均組成為C8H18）消耗O2量之比為 。

（2）工業(yè)上常用“水煤氣法”獲得CO和H2，其反應(yīng)原理如下：

C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)

某水煤氣樣品中含0.2LCO、0.5LCO2，則該樣品中含H2 L。

（3）工業(yè)上還可以通過下列途徑獲得H2，其中節(jié)能效果最好的是 。

A. 高溫分解水制取H2：2H2O2H2↑+ O2↑

B. 電解水制取H2：2H2O2H2↑+ O2↑

C. 甲烷與水反應(yīng)制取H2：CH4 + H2O3H2 + CO

D. 在光催化劑作用下，利用太陽能分解水制取H2：2H2O2H2↑+ O2↑

（4）在2L的密閉容器中充入1molCO和2molH2，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) 測(cè)得CO和CH3OH(g)濃度變化如圖所示。

① 從反應(yīng)開始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v(H2)= mol·(L·min)—1。

② 能夠判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡的是 （填選項(xiàng)）。

A．CO、H2和CH3OH三種物質(zhì)的濃度相等

B．密閉容器中混合氣體的密度不再改變

C．CH3OH分解的速率和CH3OH生成的速率相等

D．相同時(shí)間內(nèi)消耗1 mol CO，同時(shí)消耗1 mol CH3OH

（5）為使合成甲醇原料的原子利用率達(dá)100%，實(shí)際生產(chǎn)中制備水煤氣時(shí)還使用CH4，則生產(chǎn)投料時(shí)，n(C)∶n(H2O)∶n(CH4)＝ 。

Answer 1

【答案】（1）同系物； 3∶25 （或0.12）

（2）1.2

（3）D

（4）① 0.125 ② CD

（5）1∶2∶1 （每空2分）

【解析】

試題分析：（1）甲醇和乙醇結(jié)構(gòu)相似，在分子組成上相差一個(gè)CH2，是同系物；等物質(zhì)的量甲醇和C8H18燃燒消耗氧氣的物質(zhì)的量比為（1+4/4-1/2）：（8+18/4）= 3∶25 ；（2）生成0.5L二氧化碳的同時(shí)生成0.5L氫氣，消耗0.5L的一氧化碳，則第一個(gè)反應(yīng)生成的一氧化碳為0.5+0.2=0.7L，則同時(shí)產(chǎn)生的氫氣為0.7L，總共氫氣的體積為0.5+0.7=1.2L；（3）途徑中只有D不消耗能量，所以節(jié)能效果最好；（4）①甲醇的生成量為0.75mol，則氫氣的消耗量為1.5mol，則氫氣表示的反應(yīng)速率為15/2/3= 0.125 mol·(L·min)—1；② A、三種物質(zhì)的濃度相等，不能說明到平衡，錯(cuò)誤；B、反應(yīng)前后氣體總質(zhì)量不變，容器的體積不變，則密度始終不變，故錯(cuò)誤；C、甲醇的分解速率和甲醇的生成速率相等，說明正逆反應(yīng)速率相等，則說明到平衡；D、說明正逆反應(yīng)速率相等，故正確，故選CD；（5）根據(jù)原子利用率100%的要求，反應(yīng)為C+2H2O+CH4=2CH4O，即三者的物質(zhì)的量比為1∶2∶1。