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甲醇来源丰富、价格低廉、运输贮存方便,有着重要的用途和应用前景.(1)甲醇是一种新型的汽车动力燃料.工业上可通过CO和H2化合制备甲醇,该反应的热化学方程式为:CO(g)+2H2(g)

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甲醇来源丰富、价格低廉、运输贮存方便,有着重要的用途和应用前景.
(1)甲醇是一种新型的汽车动力燃料.工业上可通过CO和H2化合制备甲醇,该反应的热化学方程式为:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH (g)△H=-116kJ•mol-1.
该反应的原料CO和H2本身都可作为燃料提供动力,已知这两种物质燃烧的热化学方程式为:
CO(g)+
1
2
O2(g)=CO2(g)△H=-283kJ•mol-1
H2(g)+
1
2
O2(g)=H2O(g)△H=-242kJ•mol-1
写出CH3OH (g)燃烧生成CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式为:
CH3OH(g)+
3
2
O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-651kJ•mol-1
CH3OH(g)+
3
2
O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-651kJ•mol-1

(2)T℃时,向VL的密闭容器中投入10mol CO与20mol H2,在催化剂作用下反应生成甲醇:
CO (g)+2H2(g)⇌CH3OH(g).
①平衡时,CO 的转化率为50%.该温度下反应的平衡常数K=
V2
100
V2
100

②如果上述反应的平衡常数K变大,则该反应______.
a.一定向正反应方向移动
b.在平衡移动时正反应速率先增大后减小
c.一定向逆反应方向移动
d.在平衡移动时逆反应速率先减小后增大
(3)工业上利用甲醇制备氢气的常用方法有两种:
①甲醇蒸汽重整法.该法中的一个主要反应为CH3OH(g)⇌CO(g)+2H2(g),此反应能自发进行的原因是______.
②甲醇部分氧化法.在一定温度下以Ag/CeO2-ZnO为催化剂时原料气比例对反应的选择性(选择性越大,表示生成的该物质越多)影响关系如图所示.在制备H2时最好控制
n(O2)
n(CH3OH)
=______.
(4)以甲醇-空气燃料电池为直流电源,以一定浓度的乙醛-Na2SO4溶液为电解质溶液,用阳离子交换膜电解法模拟高浓度乙醛废水的处理过程,其总反应为:2CH3CHO+H2O
 电解 
.
 
CH3CH2OH+CH3COOH,电解时,阴极的电极反应式为______.
▼优质解答
答案和解析
(1)①根据反应①CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g);△H1=-116kJ•mol-1
②CO(g)+
1
2
O2(g)═CO2(g)△H2=-283kJ•mol-1
③H2(g)+
1
2
O2(g)═H2O(g)△H3=-242kJ•mol-1
根据盖斯定律:①-②-③×2得:CH3OH(g)+
3
2
O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-651kJ•mol-1
故答案是:CH3OH(g)+
3
2
O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-651kJ•mol-1
(2)①CO (g)+2H2(g)⇌CH3OH(g).
起始量(mol) 10       20        0
转化量(mol) 5        10        5
平衡量(mol) 5        10        5
K=
生成物浓度系数幂次方
反应物浓度系数幂次方
=
5
V
5
V
×(
10
V
)2
=
V2
100
,故答案为:
V2
100

②反应CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g);△H1=-116kJ•mol-1是放热反应,若使K增大,只能是降低温度使平衡正向移动,降温正逆反应速率都减小,但正反应速率始终减小,逆反应速率先减小后增大,最后正逆反应速率相等,达到新的平衡,故选ad;
(3)①反应为CH3OH(g)⇌CO(g)+2H2(g),此反应能自发进行的原因是△H-T△S<0,反应是熵增加的反应,故答案为:反应是熵增加的反应;
②依据图象分析,在制备H2时最好控制
n(O2)
n(CH3OH)
=0.5时氢气生成最多,故答案为:0.5;
(4)阳极发生氧化反应,生成乙酸,电极反应为CH3CHO-2e-+H2O═CH3COOH+2H+,阴极发生还原反应,生成乙醇,电极反应为CH3CHO+2e-+2H2O═CH3CH2OH+2OH-
,故答案为:CH3CHO+2e-+2H2O═CH3CH2OH+2OH-