Question

（1）已知在常溫常壓下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ?mol^-1
②H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44.0kJ．mol^-1
寫出表示甲醇燃燒熱的熱化學(xué)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(kāi)發(fā)和應(yīng)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(yè)上可用如下方法合成甲醇：

①方法一：該反應(yīng)的△S

 

0（填“＞”或“＜”）．圖中曲線a到曲線b的措施是

 

，恒溫恒容時(shí)，下列說(shuō)法能說(shuō)明反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)的是

 

．
A．體系的平均摩爾質(zhì)量不再改變                B．V（CO）=V（CH₃OH）
C．H₂的轉(zhuǎn)化率達(dá)到了最大限度                  D．△H不再改變
②方法二：將CO₂和H₂按物質(zhì)的量之比1：3充入體積為2.0L的恒容密閉容器中反應(yīng)，如圖兩條曲線分別表示壓強(qiáng)為0.1MPa和5.0MPa下CO₂轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化關(guān)系，其中a點(diǎn)的平衡常數(shù)表達(dá)式為：

 

；a，b兩點(diǎn)化學(xué)反應(yīng)速率別用V_a、V_b表示，則V_a

 

V_b（填“大于”、“小于”或“等于”）． 已知原子利用率=期望產(chǎn)物的總質(zhì)量與生成物的總質(zhì)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(shù)）．
（3）甲醇對(duì)水質(zhì)會(huì)造成一定的污染，有一種電化學(xué)法可消除這種污染，其原理是通電后將Co²⁺氧化成Co³⁺，然后以Co³⁺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

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式,反應(yīng)熱和焓變,常見(jiàn)化學(xué)電源的種類及其工作原理,用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行計(jì)算,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）燃燒熱是1mol物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物放出的熱量，根據(jù)蓋斯定律將已知熱化學(xué)方程式進(jìn)行運(yùn)算解答．
（2）①依據(jù)反應(yīng)中生成氣體或者氣體系數(shù)增加的反應(yīng)是熵增加的反應(yīng)判斷反應(yīng)的熵變；
依據(jù)使用催化劑改變反應(yīng)歷程，降低該反應(yīng)的活化能解答；
結(jié)合反應(yīng)CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）的特點(diǎn)分析解答．
A．依據(jù)平均摩爾質(zhì)量=

m總

n總

，結(jié)合氣體總質(zhì)量和氣體總的物質(zhì)的量變化分析；
B．V（CO）=V（CH₃OH）不能說(shuō)明V正=V逆；
C．H₂的轉(zhuǎn)化率是個(gè)變量，只有達(dá)到平衡才能保持不變據(jù)此分析解答；
D．方程式確定后，該反應(yīng)的焓變是個(gè)定值；
（3）平衡常數(shù)等于生成物濃度冪之積/反應(yīng)物濃度冪之積；溫度相同時(shí)，依據(jù)壓強(qiáng)與二氧化碳的轉(zhuǎn)化率關(guān)系判斷A、B所在曲線的壓強(qiáng)高低，結(jié)合溫度多速率的影響判斷Va與Vb；依據(jù)原子利用率=期望產(chǎn)物的總質(zhì)量與生成物的總質(zhì)量之比解答；
（4）以Co³⁺做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO₂而凈化，自身被還原為Co²⁺，原子守恒與電荷守恒可知，還原生成H⁺，配平書寫方程式．

解答： 解：（1）①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ?mol^-1
②H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44.0kJ．mol^-1
根據(jù)蓋斯定律

①+②×2

2

得到CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.8kJ/mol，
故答案為：CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.8kJ/mol；
（2）①CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）該反應(yīng)為氣體系數(shù)減小的反應(yīng)所以△S＜0；
由圖中曲線a到曲線b可知，反應(yīng)的焓變不變，反應(yīng)活化能降低，所以改變的條件為使用催化劑；
恒溫恒容時(shí)對(duì)于反應(yīng)CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），
A．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量守恒，氣體物質(zhì)的量只有達(dá)到平衡時(shí)才能保持不變，所以平均摩爾質(zhì)量=

m總

n總

是個(gè)變量只有達(dá)到平衡才能保持不變，故A正確；
B．V（CO）=V（CH₃OH）不能說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，故B錯(cuò)誤；
C．H₂的轉(zhuǎn)化率是個(gè)變量，當(dāng)轉(zhuǎn)化率達(dá)到了最大限度即消耗的氫氣等于生成的氫氣時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；
D．方程式確定后，該反應(yīng)的焓變是個(gè)定值，與是否達(dá)到平衡狀態(tài)無(wú)關(guān)，故D錯(cuò)誤；
故答案為：＜；使用催化劑；AC；
（3）CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=

[CH3OH][H2O]

[CO2][H2]3

；
溫度相同時(shí)，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則CO₂的轉(zhuǎn)化率增大，所以曲線A所在點(diǎn)壓強(qiáng)高為0.5MP，有A點(diǎn)溫度高與B點(diǎn)，所以Va大于Vb；
方法一原子利用率為=

32g

28g+4g

×100%=100%；
方法二原子利用率為=

32g

44g+6g

×100%=64%；   

100%

64%

=1.56，所以方法一的原子利用率是方法二的原子利用率1.56倍，

故答案為：K=

[CH3OH][H2O]

[CO2][H2]3

；大于；1.56；
（4）以Co³⁺做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO₂而凈化，自身被還原為Co²⁺，原子守恒與電荷守恒可知，還原生成H⁺，配平書寫方程式為6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺，故答案為：6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了蓋斯定律求反應(yīng)熱，化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷及影響因素，平衡常數(shù)表達(dá)式的書寫，離子方程式的書寫，題目綜合性強(qiáng)，涉及到的考點(diǎn)都是高考�？嫉闹�識(shí)點(diǎn)，難度較大，側(cè)重學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)．