Question

【題目】（一）醇烴化新技術(shù)是近幾年合成氨工業(yè)凈化精煉原料氣，除去少量CO一種新方法，其原理可分為甲醇化與甲烷化兩個(gè)部分。

甲醇化：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g））△H1＜﹣116kJmol﹣1

甲烷化：CO（g）+3H2（g）CH4（g）+H2O（g）△H2＜﹣203kJmol﹣1

（1）下列措施有利于提高醇烴化過(guò)程CO轉(zhuǎn)化率的是_____。

A．及時(shí)分離出CH3OH B．適當(dāng)升高反應(yīng)溫度

C．使用高效的催化劑 D．適當(dāng)增大壓強(qiáng)

（2）甲醇化平衡常數(shù)表示，α為平衡組分中各物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。若CO與H2混合原料氣中CO的體積分?jǐn)?shù)為1%，經(jīng)甲醇化后CO的平衡轉(zhuǎn)化率為w，則Kα＝_____（用含w的表達(dá)式來(lái)表示）

（3）測(cè)試a、b兩種催化劑在不同壓強(qiáng)與溫度條件下，甲醇化過(guò)程中催化效率如圖：

從上圖可知選擇哪種催化劑較好_____（填a或b），理由是_____。

（4）下列關(guān)于醇烴化過(guò)程說(shuō)法正確的是_____。

A．甲醇化與甲烷化過(guò)程在任何條件下均為自發(fā)反應(yīng)

B．選擇不同的催化劑可以控制醇烴化過(guò)程中生成甲醇與甲烷的百分含量

C．當(dāng)溫度與反應(yīng)容器體積一定時(shí)，在原料氣中加入少量的悄性氣體，有利于提高平衡轉(zhuǎn)化率與甲醇的產(chǎn)率

D．適當(dāng)增大混合氣體中H2的百分含量，有利于提高醇烴化過(guò)程CO平衡轉(zhuǎn)化率

（二）“五水共治“是浙江治水的成功典范，其中含氮廢水處理是污水治理的一個(gè)重要課題，圖3是高含氰（CN﹣）廢水處理方案：

（5）高含氰廢水可以通過(guò)電解法進(jìn)行處理，陽(yáng)極反應(yīng)分兩個(gè)階段，第一階段電極反應(yīng)式：CN﹣+2OH﹣﹣2e﹣＝CNO﹣+H2O，請(qǐng)寫出第二階段的電極反應(yīng)式_____。

（6）電解后低含氰廢水通過(guò)化學(xué)氧化方法處理：在堿性條件下加入NaClO，將CN﹣氧化為碳酸鹽與對(duì)環(huán)境友好氣體。請(qǐng)寫出相關(guān)離子反應(yīng)方程式_____。

Answer 1

【答案】AD b 達(dá)到較高催化效率時(shí)的壓強(qiáng)小，達(dá)到較高催化效率溫度低且受溫度影響小 BD 2CNO﹣+4OH﹣﹣6e﹣＝2CO2↑+N2↑+2H2O（或2CNO﹣+8OH﹣﹣6e﹣＝2CO32﹣+N2↑+4H2O） 5ClO﹣+2OH﹣+2CN﹣＝2CO32﹣+N2↑+H2O+5Cl﹣

【解析】

利用勒夏特列原理進(jìn)行分析，化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算，由圖可知，b催化劑達(dá)到較高催化效率時(shí)的壓強(qiáng)小，達(dá)到較高催化效率溫度低且受溫度影響小，故選擇b催化劑；故答案為：b；達(dá)到較高催化效率時(shí)的壓強(qiáng)小，達(dá)到較高催化效率溫度低且受溫度影響小；

（1）A．及時(shí)分離出CH3OH，平衡正方向移動(dòng)，CO轉(zhuǎn)化率增大，故A正確；B．反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高反應(yīng)溫度，有利于逆方向，CO轉(zhuǎn)化率減小，故B錯(cuò)誤；C．使用高效的催化劑，催化劑不影響化學(xué)平衡，故C錯(cuò)誤；D．反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，適當(dāng)增大壓強(qiáng)，有利于正方向，CO轉(zhuǎn)化率增大，故D正確；故答案為：AD；

（2）CO與H2混合原料氣中CO的體積分?jǐn)?shù)為1%，設(shè)參與反應(yīng)的CO為1mol，則H2為99mol，經(jīng)甲醇化后CO的平衡轉(zhuǎn)化率為w，列三段式：

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始n：1 99 0

轉(zhuǎn)化n：w 2w w

平衡n：1﹣w 99﹣2w w

根據(jù)a＝，Kα＝＝＝；故答案為：；

（3）由圖可知，b催化劑達(dá)到較高催化效率時(shí)的壓強(qiáng)小，達(dá)到較高催化效率溫度低且受溫度影響小，故選擇b催化劑；故答案為：b；達(dá)到較高催化效率時(shí)的壓強(qiáng)小，達(dá)到較高催化效率溫度低且受溫度影響小；

（4）A．甲醇化與甲烷化過(guò)程的△H＜0，△S＜0，溫度較低時(shí)，△G＝△H﹣T△S＜0，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，故A錯(cuò)誤；

B．選擇不同的催化劑可以控制醇烴化過(guò)程中生成甲醇與甲烷的百分含量，故B正確；C．當(dāng)溫度與反應(yīng)容器體積一定時(shí)，在原料氣中加入少量的悄性氣體，化學(xué)反應(yīng)速率不變，平衡不移動(dòng)，平衡轉(zhuǎn)化率與甲醇的產(chǎn)率不變，故C錯(cuò)誤；

D．適當(dāng)增大混合氣體中H2的百分含量，平衡正方向移動(dòng)，有利于提高醇烴化過(guò)程CO平衡轉(zhuǎn)化率，故D正確；

故答案為：BD；

（5）第一階段電極反應(yīng)式：CN﹣+2OH﹣﹣2e﹣＝CNO﹣+H2O，第二階段為CNO﹣繼續(xù)失去電子生成無(wú)污染的氮?dú)夂投�氧化碳�(xì)怏w，電極反應(yīng)式為：2CNO﹣+4OH﹣﹣6e﹣＝2CO2↑+N2↑+2H2O（或2CNO﹣+8OH﹣﹣6e﹣＝2CO32﹣+N2↑+4H2O）；

故答案為：2CNO﹣+4OH﹣﹣6e﹣＝2CO2↑+N2↑+2H2O（或2CNO﹣+8OH﹣﹣6e﹣＝2CO32﹣+N2↑+4H2O）；

（6）電解后低含氰廢水通過(guò)在堿性條件下加入NaClO，將CN﹣氧化為碳酸鹽與對(duì)環(huán)境友好氣體氮?dú)猓?/span>ClO﹣自身被還原為Cl﹣，反應(yīng)為：5ClO﹣+2OH﹣+2CN﹣＝2CO32﹣+N2↑+H2O+5Cl﹣；故答案為：5ClO﹣+2OH﹣+2CN﹣＝2CO32﹣+N2↑+H2O+5Cl﹣。