Question

【題目】甲醛(HCHO)在化工、醫(yī)藥、農(nóng)藥等的方面有廣泛應(yīng)用。

(1)甲醇脫氫法可制備甲醛(反應(yīng)體系中各物質(zhì)均為氣態(tài))，結(jié)合如圖圖像回答問(wèn)題。

①此反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是______。

②反應(yīng)活化能：過(guò)程I______過(guò)程II (填“>”“=”或“<”)

③過(guò)程II溫度—轉(zhuǎn)化率圖如圖，下列說(shuō)法合理的是_____。

A.甲醇脫氫法制備甲醛過(guò)程無(wú)副反應(yīng)發(fā)生

B.溫度高于650°C催化劑燒結(jié)，活性減弱

C.及時(shí)分離產(chǎn)品有利于提高甲醇生成甲醛的轉(zhuǎn)化率

(2)甲醛超標(biāo)會(huì)危害人體健康，需對(duì)甲醛往行含量檢測(cè)及污染處理。

①某甲醛氣體傳感器的工作原理如圖所示，b極的電極反應(yīng)式為_________

②氧化劑可處理甲醛污染，結(jié)合以如圖圖像分析春季(水溫約15℃)應(yīng)急處理甲醛污染的水源應(yīng)選擇的試劑為________。

(3)750K下，在恒容密閉容器中，充入的甲醇，發(fā)生反應(yīng)：CH3OH(g)HCHO(g) + H2(g)，若起始?jí)簭?qiáng)為101kPa， 達(dá)到平衡轉(zhuǎn)化率為50.0%， 則反應(yīng)平衡的常數(shù)Kp= ______。(用平衡分壓代替平衡農(nóng)度計(jì)算，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，忽略其它反應(yīng))。

Answer 1

【答案】CH3OH (g)=HCHO (g)+H2 (g) △H= +84kJ/mol > BC HCHO-4e- + H2O= CO2+ 4H+ Ca(ClO)2 50.5kPa

【解析】

(1)①焓變=正反應(yīng)活化能-逆反應(yīng)活化能，所以CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g)的△H=463 kJ/mol-379 kJ/mol=+84kJ/mol；
②據(jù)圖可知過(guò)程Ⅰ的反應(yīng)活化能大于過(guò)程II；
③A．由圖可知，甲醇轉(zhuǎn)化率大于相應(yīng)溫度時(shí)甲醇轉(zhuǎn)化為甲醛的轉(zhuǎn)化率，所以甲醇脫氫法制備甲醛過(guò)程有副反應(yīng)發(fā)生，故A錯(cuò)誤；
B．甲醇脫氫制備甲醛反應(yīng)焓變大于0，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，溫度升高平衡正向移動(dòng)，甲醇生成甲醛的轉(zhuǎn)化率應(yīng)增大，而實(shí)際上溫度高于650℃時(shí)甲醇轉(zhuǎn)化為甲醛的轉(zhuǎn)化率降低，說(shuō)明該反應(yīng)的催化劑活性降低，故B正確；
C．及時(shí)分離產(chǎn)品，降低生成物濃度，有利于平衡正向移動(dòng)，有利于提高甲醇生成甲醛的轉(zhuǎn)化率，故C正確；
故答案為：BC；
(2)①由傳感器工作原理圖可知，HCHO發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO2，電極b為負(fù)極，電解質(zhì)溶液顯酸性，所以電極反應(yīng)式為HCHO-4e-+H2O=CO2+4H+；

②由圖可知，溫度低于22℃時(shí)，Ca(ClO)2處理甲醛污染水源的去除率高，溫度高于22℃時(shí)，NaClO處理甲醛污染水源的去除率高，春季水溫約15℃，所以選擇Ca(ClO)2處理甲醛污染的水源；

(3)恒容密閉容器中氣體壓強(qiáng)之比等于氣體的物質(zhì)的量之比，初始投料為甲醇，起始?jí)簭?qiáng)為101kPa，不妨設(shè)初始投料為101mol甲醇，平衡轉(zhuǎn)化率為50.0%，則列三段式有：

所以平衡時(shí)p(CH3OH)= p(HCHO)=p(H2)=50.5=kPa，Kp==50.5kPa。