第四板块 作业(六) 创新应用——新情境问题强化训练（Word练习）-【新高考方案】2024年高考化学二轮复习专题增分方略（新教材 江苏专用）

作业（六） 创新应用——新情境问题强化训练 强化训练(一) 1．(2023·苏锡常镇四市一调)工业上利用甲醇和水蒸气可制备氢气。 Ⅰ.电解法制氢：甲醇电解可制得H2，其原理如图所示。 (1)阳极的电极反应式为____________________________________________________。 Ⅱ.催化重整法制氢 (2)已知： 反应1：CH3OH(g)===CO(g)＋2H2(g) ΔH1＝90.6 kJ·mol－1 反应2：CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝－41.2 kJ·mol－1 则反应3：CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g) ΔH3＝__________ kJ·mol－1 (3)以CuO—ZnO—Al2O3催化剂进行甲醇重整制氢时，固定其他条件不变，改变水、甲醇的物质的量比对甲醇平衡转化率及CO选择性的影响如图所示。[CO的选择性＝×100%] ①当水、甲醇比大于0.8时，CO选择性下降的原因是_________________________。 ②当水、甲醇比一定时，温度升高，CO选择性有所上升，可能原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)铜基催化剂(Cu/CeO2)能高效进行甲醇重整制氢，但因原料中的杂质或发生副反应生成的物质会使催化剂失活。 ①甲醇中混有少量的甲硫醇(CH3SH)，重整制氢时加入ZnO可有效避免铜基催化剂失活，其原理用化学反应方程式表示为____________________________________________。 ②将失活的铜基催化剂分为两份，第一份直接在氢气下进行还原，第二份先在空气中高温煅烧后再进行氢气还原。结果只有第二份催化剂活性恢复。说明催化剂失活的另外可能的原因是________________________________________。 (5)在Pt­Pd合金表面上甲醇与水蒸气重整反应的机理如图所示(“*”表示此微粒吸附在催化剂表面，M为反应过程中的中间产物)。 根据元素电负性的变化规律，推导M的结构简式并描述步骤2的反应机理________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)由图可知，阳极甲醇失去电子发生氧化反应生成二氧化碳，反应为CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋；(2)由盖斯定律可知，反应1＋2得反应3：CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)　ΔH3＝90.6 kJ·mol－1－41.2 kJ·mol－1＝＋49.4 kJ·mol－1；(3)①当水、甲醇比大于0.8时，水的含量增加，促进反应2、3正向进行，二氧化碳选择性上升， CO选择性下降；②反应1为吸热反应，升高温度，使得甲醇转化为CO的平衡转化率上升；反应3为吸热反应，升高温度，使得甲醇转化为二氧化碳的平衡转化率上升；且上升幅度前者超过后者，导致一氧化碳选择性上升；(4)①原料中的杂质或发生副反应生成的物质会使催化剂失活，由催化重整法制氢反应可知，甲醇中混有少量的甲硫醇(CH3SH)，重整制氢时加入ZnO可有效避免铜基催化剂失活，其原理是甲硫醇和氧化锌反应生成硫化锌、甲醇，反应为CH3SH＋ZnO===ZnS＋CH3OH；②第二份先在空气中高温煅烧后再进行氢气还原，使得第二份催化剂活性恢复，说明催化剂失活的另外可能的原因是催化剂表面有积碳沉积，而煅烧可以将积碳除去使得催化剂活性恢复；(5)M的结构简式为，吸附催化剂表面的水分子断裂为H、OH，H与甲醛分子中氧原子结合，OH上的O与碳原子结合，生成，生成的 (通过氧原子)吸附在催化剂表面。 答案：(1)CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋　(2)＋49.4 (3)①水的含量增加，促进反应2、3正向进行，二氧化碳选择性上升， CO选择性下降　②反应1为吸热反应，升高温度，使得甲醇转化为CO的平衡转化率上升；反应3为吸热反应，升高温度，使得甲醇转化为二氧化碳的平衡转化率上