甲醇是重要的化工原料，在制造燃料电池、农药、医药、塑料、合成纤维及有机化工产品中有着广泛的应用．甲醇也是重要的燃料，可掺入汽油作替代燃料使用，如甲醇已经作为F1赛车的燃

Question

甲醇是重要的化工原料，在制造燃料电池、农药、医药、塑料、合成纤维及有机化工产品中有着广泛的应用．甲醇也是重要的燃料，可掺入汽油作替代燃料使用，如甲醇已经作为F₁赛车的燃料添加剂．

（1）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应Ⅰ：CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g） 
反应Ⅱ：CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）+H₂O（g）
①在以上制备甲醇的两个反应中：反应Ⅰ优于反应Ⅱ，原因为___．
②对于反应Ⅰ，图1表示能量的变化；在“图1”中，曲线___（填：“a”或“b”）表示使用了催化剂；根据图1写出反应Ⅰ的热化学反应方程式___．
③图2表示在恒容密闭容器中，反应Ⅰ的逆反应速率随时间变化的关系．在t₁时刻改变某条件，使v逆速率出现了如图所示的变化，改变的条件可能是___．（填字母）
A．充入He气  B．升高温度   C．加催化剂
若t₃时刻再在容器中加入一定量的H₂，t₄-t₅时刻达到平衡，请在图中画出v逆的变化示意图．
（2）对于反应Ⅱ，在一定温度下，若将6a mol H₂和2amol CO₂放入2L的密闭容器中，充分反应后测得CO₂的转化率为50%，则该反应的平衡常数为___（用a表示）．
    若此时再向该容器中投入a mol CO₂、3amol H₂、amol CH₃OH（g）和amol H₂O（g），判断平衡移动的方向是___（“正向移动”“逆向移动”或“不移动”）；与原平衡相比，CO₂的物质的量浓度___（填“增大”、“不变”或“减小”）．
（3）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后，将Co²⁺氧化成Co³⁺，然后以Co³⁺做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO₂而净化．
①阳极电极反应式为___．
②除去甲醇的离子方程式为___．

Answer 1

（1）①反应Ⅰ中生成物只有一种，而反应Ⅱ中还有水生成，反应I符合“原子经济性”的原则即原子利用率为100%，故答案为：反应I符合“原子经济性”的原则即原子利用率为100%；
②根据图象1可知，曲线b的活化能低于曲线a的活化能，所以曲线b表示使用了催化剂．从图象上可看出生成物能量低于反应物能量，是放热反应，△H=419-510=-91kJ/mol，热化学方程式为CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g）△H=-91KJ/mol，故答案为：b；CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g）△H=-91KJ/mol；
③从图2曲线上可以看出，t₁时刻并没有达到平衡状态，t₁时刻逆反应速率瞬间增大，可使反应速率增大的因素有加压、升温、加催化剂等，若t₃时刻再在容器中加入一定量的H₂，t₄-t₅时刻达到平衡，图象如图，
故答案为：B；；
（2）CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始量（mol） 2a       6a        0         0
转化量（mol） a        3a        a         a
平衡量（mol） a        3a        a         a
体积为2L，平衡常数：K((a)/(2)×(a)/(2))/((a)/(2)×((3a)/(2))3)=(4)/(27a2)．
若此时再向该容器中投入a mol CO₂、3amol H₂、amol CH₃OH（g）和amol H₂O（g），因为体积不变，相当于加压，平衡正向移动，各物质浓度都增加，
故答案为：(4)/(27a2)；增大；
（3）原电池中阳极失电子，由题可知，Co²⁺在阳极失去电子，阳极电极反应式为Co²⁺-e^-=Co³⁺，Co³⁺做氧化剂，能把水中的甲醇氧化成CO₂，反应的离子方程式为6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺，故答案为：Co²⁺-e^-=Co³⁺；6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺．