Question

【題目】利用甲醇(CH3OH)制備一些高附加值產品，是目前研究的熱點。

（1）甲醇和水蒸氣經催化重整可制得氫氣，反應主要過程如下：

反應Ⅰ. CH3OH(g)＋H2O(g)3H2(g)＋CO2(g) △H1

反應Ⅱ. H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g) △H2= a kJ·mol-1

反應Ⅲ. CH3OH(g)2H2(g)＋CO(g) △H3= b kJ·mol-1

反應Ⅳ. 2CH3OH(g)2H2O(g)＋C2H4(g) △H4= c kJ·mol-1

①△H1=______kJ·mol-1 。

②工業(yè)上采用CaO吸附增強制氫的方法，可以有效提高反應Ⅰ氫氣的產率，如圖1，請分析加入CaO提高氫氣產率的原因：______。

③在一定條件下用氧氣催化氧化甲醇制氫氣，原料氣中對反應的選擇性影響如題圖2所示(選擇性越大表示生成的該物質越多)。制備H2時最好控制=______，當= 0.25時，CH3OH和O2發(fā)生的主要反應方程式為______。

（2）以V2O5為原料，采用微波輔熱-甲醇還原法可制備VO2，在微波功率1000kW下，取相同質量的反應物放入反應釜中，改變反應溫度，保持反應時間為90min，反應溫度對各釩氧化物質量分數(shù)的影響曲線如圖3所示，溫度高于250℃時，VO2的質量分數(shù)下降的原因是______。

（3）以甲醇為原料，可以通過電化學方法合成碳酸二甲酯[(CH3O)2CO]，工作原理如圖4所示。

①電源的負極為______(填“A”或“B”)。

②陽極的電極反應式為______。

Answer 1

【答案】b –a CaO消耗CO2，降低CO2的濃度，促進平衡正向移動，提高H2的產率 0.5 2CH3OH＋O22HCHO＋2H2O 甲醇繼續(xù)還原VO2為V2O3 B 2CH3OH＋CO 2e=(CH3O)2CO＋2H+

【解析】

（1）①這是一道典型的蓋斯定律的應用，按要求來解題即可；

②氧化鈣是堿性氧化物，二氧化碳是酸性氧化物，因此二者可以反應得到碳酸鈣，二氧化碳被消耗后相當于生成物濃度降低，平衡將正向移動；

③根據題圖不難看出最佳的投料比為0.5，當投料比為0.25時，甲醛的選擇性非常高，因此此時主要是生成甲醛的反應；

（2）當溫度升高時我們可以發(fā)現(xiàn)的質量分數(shù)在上升，溫度升高后甲醇的還原性增強，將進一步還原為；

（3）根據裝置圖不難看出右側在得電子，左側在失電子，因此右側為陰極，左側為陽極，據此來解答即可。

（1）①不難看出，只要用反應III減去反應II，就可以得到，因此熱效應也為反應III減去反應II，即；

②氧化鈣是堿性氧化物，二氧化碳是酸性氧化物，因此二者可以反應得到碳酸鈣，二氧化碳被消耗后相當于生成物濃度降低，平衡將正向移動；

③根據題圖不難看出，當投料比為0.5時，氫氣的選擇性最大，即可以得到更多的氫氣，當投料比為0.25時，甲醛的選擇性更大，即可以得到更多的甲醛；

（2）溫度升高后甲醇的還原性增強，將進一步還原為，因此的質量分數(shù)下降；

（3）①右側氧氣得電子變成水，因此右側是陰極，與陰極相連的B為電源負極，同理，左側A為正極，與A相連的為陽極；

②陽極是甲醇、一氧化碳失電子變?yōu)樘妓岫�甲酯，據此寫出電極反應式：。