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甲醇是重要的化工原料,在制造燃料电池、农药、医药、塑料、合成纤维及有机化工产品中有着广泛的应用.甲醇也是重要的燃料,可掺入汽油作替代燃料使用,如甲醇已经作为F1赛车的燃
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问题描述:

甲醇是重要的化工原料,在制造燃料电池、农药、医药、塑料、合成纤维及有机化工产品中有着广泛的应用.甲醇也是重要的燃料,可掺入汽油作替代燃料使用,如甲醇已经作为F1赛车的燃料添加剂.

(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:

反应Ⅰ:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)

反应Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)

①在以上制备甲醇的两个反应中:反应Ⅰ优于反应Ⅱ,原因为___.

②对于反应Ⅰ,图1表示能量的变化;在“图1”中,曲线___(填:“a”或“b”)表示使用了催化剂;根据图1写出反应Ⅰ的热化学反应方程式___.

③图2表示在恒容密闭容器中,反应Ⅰ的逆反应速率随时间变化的关系.在t1时刻改变某条件,使v逆速率出现了如图所示的变化,改变的条件可能是___.(填字母)

A.充入He气 B.升高温度 C.加催化剂

若t3时刻再在容器中加入一定量的H2,t4-t5时刻达到平衡,请在图中画出v逆的变化示意图.

(2)对于反应Ⅱ,在一定温度下,若将6a mol H2和2amol CO2放入2L的密闭容器中,充分反应后测得CO2的转化率为50%,则该反应的平衡常数为___(用a表示).

若此时再向该容器中投入a mol CO2、3amol H2、amol CH3OH(g)和amol H2O(g),判断平衡移动的方向是___(“正向移动”“逆向移动”或“不移动”);与原平衡相比,CO2的物质的量浓度___(填“增大”、“不变”或“减小”).

(3)甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消除这种污染,其原理是:通电后,将Co2+氧化成Co3+,然后以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化.

①阳极电极反应式为___.

②除去甲醇的离子方程式为___.

马玉羚回答:
  (1)①反应Ⅰ中生成物只有一种,而反应Ⅱ中还有水生成,反应I符合“原子经济性”的原则即原子利用率为100%,故答案为:反应I符合“原子经济性”的原则即原子利用率为100%;   ②根据图象1可知,曲线b的活化能低于曲线a的活化能,所以曲线b表示使用了催化剂.从图象上可看出生成物能量低于反应物能量,是放热反应,△H=419-510=-91kJ/mol,热化学方程式为CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H=-91KJ/mol,故答案为:b;CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H=-91KJ/mol;   ③从图2曲线上可以看出,t1时刻并没有达到平衡状态,t1时刻逆反应速率瞬间增大,可使反应速率增大的因素有加压、升温、加催化剂等,若t3时刻再在容器中加入一定量的H2,t4-t5时刻达到平衡,图象如图,   故答案为:B;;   (2)CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)   起始量(mol)2a      6a       0        0   转化量(mol)a       3a       a        a   平衡量(mol)a       3a       a        a   体积为2L,平衡常数:Ka2×a2a2×(3a2)
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