Question

【題目】甲醇是一種重要的化工原料，有著重要的用途和應(yīng)用前景。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）工業(yè)生產(chǎn)甲醇的常用方法是CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH＝－90.8 kJ·mol－1。

已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1；

H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－241.8 kJ·mol－1；

2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566.0 kJ·mol－1；

CH3OH(g)===CH3OH(l) ΔH＝－37.3 kJ·mol－1。

計(jì)算液體CH3OH的燃燒熱為 。

（2）污水中的含氮化合物，通常先用生物膜脫氮工藝進(jìn)行處理，在硝化細(xì)菌的作用下將NH氧化為

NO（2NH4++3O2＝2HNO2+2H2O +2H+；2HNO2 +O2＝2HNO3）。然后加入甲醇，甲醇和NO反應(yīng)轉(zhuǎn)化為兩種無(wú)毒氣體。寫出加入甲醇后反應(yīng)的離子方程式： 。

（3）甲醇不完全燃燒產(chǎn)生的CO可利用I2O5來(lái)除去，其反應(yīng)為5CO(g)+I2O5(s)5CO2(g) +I2(s)。不

同溫度下，向裝有足量I2O5固體的2 L恒容密閉容器中通入2 mol CO，測(cè)得的CO2體積分?jǐn)?shù)隨著時(shí)間

t變化曲線如圖所示。則：

①T2溫度時(shí)，0~0.5 min的反應(yīng)速率v(CO)= 。

②T1溫度時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡，CO的轉(zhuǎn)化率為 ，化學(xué)平衡常數(shù)K= （用具體數(shù)值表示）。

③下列說(shuō)法正確的是 （填編號(hào)）。

A．容器內(nèi)壓強(qiáng)不變，表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)

B．容器內(nèi)氣體密度不變，表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)

C．單位時(shí)間內(nèi)，消耗a mol CO，同時(shí)消耗2a mol CO2， 表明反應(yīng)v(正)<v(逆)

D．兩種溫度下，c點(diǎn)時(shí)體系中混合氣體的壓強(qiáng)相等

E．反應(yīng)5CO(g)+I2O5(s)5CO2(g)+I2(s)為吸熱反應(yīng)

（4）將500 mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）甲醇不完全燃燒產(chǎn)生的氣體樣品通過(guò)盛有足量I2O5的干燥管，170 ℃下充分反應(yīng)，用水—乙醇液充分溶解產(chǎn)物I2，定容到100 mL。取25.00 mL，用0.0100 mol·L－1 Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00 mL，則樣品氣中CO的體積分?jǐn)?shù)為 。（已知：氣體樣品中其他成分與I2O5不反應(yīng)；2Na2S2O3＋I(xiàn)2＝2NaI＋Na2S4O6）

Answer 1

【答案】（1）726.5 kJ·mol－1；

（2）6NO3－＋5CH3OH＋6H＋＝3N2↑＋5CO2↑＋13H2O；

（3）①0.8 mol·L－1·min－1；②80%，1024；③BC；（4）8.96%。

【解析】

試題分析：（1）甲醇燃燒的反應(yīng)：

CH3OH(l)＋3/2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)，

CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ，

2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)，

2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)，

CH3OH(g)=CH3OH(l) ，

②－①＋③/2－④，得出：CH3OH(l)＋3/2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) △H=－726.5 kJ·mol－1；（2）甲醇和NO3－反應(yīng)轉(zhuǎn)化成兩種無(wú)毒氣體，無(wú)毒氣體為N2和CO2，CH3OH中C顯－2，由－2價(jià)→＋4價(jià)，NO3－中N有＋5價(jià)→0價(jià)，利用化合價(jià)的升降法進(jìn)行配平，其離子反應(yīng)方程式為：6NO3－＋5CH3OH＋6H＋＝3N2↑＋5CO2↑＋13H2O；（3）①反應(yīng)前后氣體系數(shù)之和相等，CO2的反應(yīng)速率是v(CO2)=2×0.4/(2×0.5)mol/(L·min)=0.8 mol/(L·min)，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，即v(CO)=0.8mol/(L·min)；②CO的轉(zhuǎn)化率為2×0.8/2×100%=80%；故錯(cuò)誤；(4)達(dá)到平衡時(shí)，c(CO2)=2×0.8/2mol·L－1，c(CO)=(2－0.8×2)/2mol·L－1=0.2mol·L－1，K=c5(CO2)/c5(CO)=(0.8/0.2)5=1024；③A、反應(yīng)前后氣體系數(shù)之和相等，因此壓強(qiáng)不變，不能達(dá)到平衡，故錯(cuò)誤；B、根據(jù)密度的定義，氣體質(zhì)量增加，但容器的體積不變，因此密度不變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故正確；C、CO和CO2的氣體系數(shù)之和相等，消耗CO2多，說(shuō)明反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，即v正小于v逆，故正確；D、根據(jù)圖像T2的溫度比T1的溫度高，因此T2中氣體壓強(qiáng)大于T1，故錯(cuò)誤；E、T2的溫度高于T1的溫度，隨著溫度的升高CO2的體積分?jǐn)?shù)降低，說(shuō)明正反應(yīng)方向是放熱反應(yīng)，原溶液中生成n(I2)=20×10－3×0.01×100/(2×25)mol=4×10－4mol，生成n(CO)=5×4×10－4mol=2×10－3mol，CO的體積分?jǐn)?shù)為2×10－3×22.4/500×10－3×100%=8.96%。