Question

【題目】（一）醇烴化新技術(shù)是近幾年合成氨工業(yè)凈化精煉原料氣，除去少量CO一種新方法，其原理可分為甲醇化與甲烷化兩個部分。

甲醇化：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g））△H1＜﹣116kJmol﹣1

甲烷化：CO（g）+3H2（g）CH4（g）+H2O（g）△H2＜﹣203kJmol﹣1

（1）下列措施有利于提高醇烴化過程CO轉(zhuǎn)化率的是_____。

A．及時分離出CH3OH B．適當(dāng)升高反應(yīng)溫度

C．使用高效的催化劑 D．適當(dāng)增大壓強

（2）甲醇化平衡常數(shù)表示，α為平衡組分中各物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。若CO與H2混合原料氣中CO的體積分?jǐn)?shù)為1%，經(jīng)甲醇化后CO的平衡轉(zhuǎn)化率為w，則Kα＝_____（用含w的表達(dá)式來表示）

（3）測試a、b兩種催化劑在不同壓強與溫度條件下，甲醇化過程中催化效率如圖：

從上圖可知選擇哪種催化劑較好_____（填a或b），理由是_____。

（4）下列關(guān)于醇烴化過程說法正確的是_____。

A．甲醇化與甲烷化過程在任何條件下均為自發(fā)反應(yīng)

B．選擇不同的催化劑可以控制醇烴化過程中生成甲醇與甲烷的百分含量

C．當(dāng)溫度與反應(yīng)容器體積一定時，在原料氣中加入少量的悄性氣體，有利于提高平衡轉(zhuǎn)化率與甲醇的產(chǎn)率

D．適當(dāng)增大混合氣體中H2的百分含量，有利于提高醇烴化過程CO平衡轉(zhuǎn)化率

（二）“五水共治“是浙江治水的成功典范，其中含氮廢水處理是污水治理的一個重要課題，圖3是高含氰（CN﹣）廢水處理方案：

（5）高含氰廢水可以通過電解法進行處理，陽極反應(yīng)分兩個階段，第一階段電極反應(yīng)式：CN﹣+2OH﹣﹣2e﹣＝CNO﹣+H2O，請寫出第二階段的電極反應(yīng)式_____。

（6）電解后低含氰廢水通過化學(xué)氧化方法處理：在堿性條件下加入NaClO，將CN﹣氧化為碳酸鹽與對環(huán)境友好氣體。請寫出相關(guān)離子反應(yīng)方程式_____。

Answer 1

【答案】AD b 達(dá)到較高催化效率時的壓強小，達(dá)到較高催化效率溫度低且受溫度影響小 BD 2CNO﹣+4OH﹣﹣6e﹣＝2CO2↑+N2↑+2H2O（或2CNO﹣+8OH﹣﹣6e﹣＝2CO32﹣+N2↑+4H2O） 5ClO﹣+2OH﹣+2CN﹣＝2CO32﹣+N2↑+H2O+5Cl﹣

【解析】

利用勒夏特列原理進行分析，化學(xué)平衡常數(shù)的計算，由圖可知，b催化劑達(dá)到較高催化效率時的壓強小，達(dá)到較高催化效率溫度低且受溫度影響小，故選擇b催化劑；故答案為：b；達(dá)到較高催化效率時的壓強小，達(dá)到較高催化效率溫度低且受溫度影響��；

（1）A．及時分離出CH3OH，平衡正方向移動，CO轉(zhuǎn)化率增大，故A正確；B．反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高反應(yīng)溫度，有利于逆方向，CO轉(zhuǎn)化率減小，故B錯誤；C．使用高效的催化劑，催化劑不影響化學(xué)平衡，故C錯誤；D．反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，適當(dāng)增大壓強，有利于正方向，CO轉(zhuǎn)化率增大，故D正確；故答案為：AD；

（2）CO與H2混合原料氣中CO的體積分?jǐn)?shù)為1%，設(shè)參與反應(yīng)的CO為1mol，則H2為99mol，經(jīng)甲醇化后CO的平衡轉(zhuǎn)化率為w，列三段式：

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始n：1 99 0

轉(zhuǎn)化n：w 2w w

平衡n：1﹣w 99﹣2w w

根據(jù)a＝，Kα＝＝＝；故答案為：；

（3）由圖可知，b催化劑達(dá)到較高催化效率時的壓強小，達(dá)到較高催化效率溫度低且受溫度影響小，故選擇b催化劑；故答案為：b；達(dá)到較高催化效率時的壓強小，達(dá)到較高催化效率溫度低且受溫度影響小；

（4）A．甲醇化與甲烷化過程的△H＜0，△S＜0，溫度較低時，△G＝△H﹣T△S＜0，反應(yīng)能自發(fā)進行，故A錯誤；

B．選擇不同的催化劑可以控制醇烴化過程中生成甲醇與甲烷的百分含量，故B正確；C．當(dāng)溫度與反應(yīng)容器體積一定時，在原料氣中加入少量的悄性氣體，化學(xué)反應(yīng)速率不變，平衡不移動，平衡轉(zhuǎn)化率與甲醇的產(chǎn)率不變，故C錯誤；

D．適當(dāng)增大混合氣體中H2的百分含量，平衡正方向移動，有利于提高醇烴化過程CO平衡轉(zhuǎn)化率，故D正確；

故答案為：BD；

（5）第一階段電極反應(yīng)式：CN﹣+2OH﹣﹣2e﹣＝CNO﹣+H2O，第二階段為CNO﹣繼續(xù)失去電子生成無污染的氮氣和二氧化碳?xì)怏w，電極反應(yīng)式為：2CNO﹣+4OH﹣﹣6e﹣＝2CO2↑+N2↑+2H2O（或2CNO﹣+8OH﹣﹣6e﹣＝2CO32﹣+N2↑+4H2O）；

故答案為：2CNO﹣+4OH﹣﹣6e﹣＝2CO2↑+N2↑+2H2O（或2CNO﹣+8OH﹣﹣6e﹣＝2CO32﹣+N2↑+4H2O）；

（6）電解后低含氰廢水通過在堿性條件下加入NaClO，將CN﹣氧化為碳酸鹽與對環(huán)境友好氣體氮氣，ClO﹣自身被還原為Cl﹣，反應(yīng)為：5ClO﹣+2OH﹣+2CN﹣＝2CO32﹣+N2↑+H2O+5Cl﹣；故答案為：5ClO﹣+2OH﹣+2CN﹣＝2CO32﹣+N2↑+H2O+5Cl﹣。