Question

甲醛是一種重要的化工產(chǎn)品，可利用甲醇催化脫氫制備．甲醛與氣態(tài)甲醇轉(zhuǎn)化的能量關(guān)系如圖所示．
（1）甲醇催化脫氫轉(zhuǎn)化為甲醛的反應(yīng)是

 

（填“吸熱”和“放熱”）反應(yīng)．
（2）過程Ⅰ與過程Ⅱ的反應(yīng)熱是否相同？

 

，原因是

 

．
（3）寫出甲醇催化脫氫轉(zhuǎn)化為甲醛的熱化學(xué)方程

 

．
（4）甲醇催化脫氫轉(zhuǎn)化為甲醛的過程中，如果要使反應(yīng)溫度維持在700℃，需向體系中通入空氣，則進料甲醇與空氣的物質(zhì)的量理論比值為

 

[假設(shè)：H₂（g）+

1

2

O₂（g）

點燃  .

H₂O（g）△H=-a kJ/mol，空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)為0.2]．

Answer 1

考點：熱化學(xué)方程式,吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)

專題：

分析：（1）通過比較反應(yīng)物和生成物的總能量的角度來得出反應(yīng)吸放熱；
（2）反應(yīng)熱取決于反應(yīng)物和生成物的總能量的大小，與起始狀態(tài)和反應(yīng)的最終狀態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無關(guān)；
（3）根據(jù)圖象得出反應(yīng)熱的數(shù)值，根據(jù)熱化學(xué)方程式的書寫方法寫出；
（4）要使反應(yīng)維持在一定溫度持續(xù)進行，應(yīng)保證反應(yīng)H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（g）△H₂=-akJ?mol^-1
放出的熱量恰好被反應(yīng)CH₃0H（g）=CH₂0（g）+H₂（g）△H₁=（E₂-E₁）kJ?mol^-1全部利用．因此根據(jù)反應(yīng)方程式的關(guān)系可知：甲醇與氧氣的物質(zhì)的量之比為

2a

E2-E1

，根據(jù)空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)0.2，可求得甲醇與空氣的物質(zhì)的量之比，據(jù)此即可解答．

解答： 解：（1）通過圖象可以看出，反應(yīng)物的總能量比生成物的總能量低，故為吸熱反應(yīng)，故答案為：吸熱．
（2）一個化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)僅與反應(yīng)的起始狀態(tài)和反應(yīng)的最終狀態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)的途徑無關(guān)，僅取決于反應(yīng)物和生成物的總能量的大小，過程Ⅰ與過程Ⅱ的反應(yīng)熱是相同的，故答案為：相同　一個化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱僅與反應(yīng)的起始狀態(tài)和反應(yīng)的最終狀態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無關(guān)．
（3）從圖象可以看出，甲醇催化脫氫轉(zhuǎn)化為甲醛為吸熱反應(yīng)，而且吸收熱量為（E₂-E₁），故熱化學(xué)方程式為：
CH₃OH（g）

催化劑

HCHO（g）+H₂（g）△H=（E₂-E₁） kJ/mol，故答案為：CH₃OH（g）

催化劑

HCHO（g）+H₂（g）△H=（E₂-E₁） kJ/mol
（4）反應(yīng)維持在一定溫度持續(xù)進行，應(yīng)保證反應(yīng)H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（g）△H₂=-akJ?mol^-1
放出的熱量恰好被反應(yīng)CH₃0H（g）=CH₂0（g）+H₂（g）△H₁=（E₂-E₁）kJ?mol^-1全部利用．即CH₃0H反應(yīng)吸收的熱量等于氫氣燃燒放出的熱量，設(shè)需甲醇的物質(zhì)的量為n（CH₃0H），需氧氣的物質(zhì)的量為n（O₂），則有：n（CH₃0H）×（E₂-E₁）=n（O₂）×2×a，解得：
甲醇與氧氣的物質(zhì)的量之比

n(CH30H)

n(O2)

=

2a

E2-E1

，根據(jù)空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)0.2，即可得出

n(CH30H)

n(O2)

=

2a

5(E2-E1)

，故答案為：

2a

5(E2-E1)

點評：本題主要考查了熱化學(xué)方程式的書寫和反應(yīng)熱的計算，理清甲醇和氫氣的熱量關(guān)系是解答本題的關(guān)鍵，題目難度中等．