Question

（13分）科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇。已知H₂(g)、CO(g)和CH₃OH(l)的燃烧热△H分别为−285.8kJ·mol^-1、−283.0kJ·mol^-1和−726.5kJ·mol^-1。

请回答下列问题：

(1)常温下用太阳能分解10mol液态水消耗的能量是_____________kJ；

(2)甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为___________；

(3)在容积为2L的密闭容器中，由CO和H₂合成甲醇，在其他条件不变的情况下，考查温度对反应的影响，实验结果如右图所示（注：T₁、T₂均大于300℃）；下列说法正确的是_______（填序号）

①温度为T₁时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均速率为v(CH₃OH)= mol·L^-1·min^-1

②该反应在T₁时的平衡常数比T₂时的小

③该反应为放热反应

④处于A点的反应体系从T₁变到T₂，达到平衡时增大

Answer

(1)2858 （4分）(2) CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) △H =-443.5kJ·mol-1 （5分） 

(3)③④  （4分）

【解析】（1）根据氢气的燃烧热可知，分解10mol水需要的能量是285.8kJ·mol-1×10mol＝2858kJ。

（2）CO和甲醇完全燃烧的方程式分别为①CO(g)＋1/2O2(g)=CO2(g)    △H＝−283.0kJ·mol-1、②CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)   △H =−726.5kJ·mol-1。根据盖斯定律可知，②－①即得到CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)，所以△H＝−726.5kJ·mol-1＋283.0kJ·mol-1＝－443.5kJ·mol-1。

（3）CO2和H2合成甲醇的化学方程式为CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g)。由图像可知B曲线先得到平衡，因此温度T2＞T1，温度高平衡时甲醇的物质的量反而低，说明正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，不利于甲醇的生成，平衡常数减小，即②错③正确；温度为T1时，从反应开始到平衡，生成甲醇的物质的量为mol，此时甲醇的浓度为，所以生成甲醇的平均速率为：v(CH3OH)= mol·L-1·min-1，因此①不正确；因为温度T2＞T1，所以A点的反应体系从T1变到T2时，平衡会向逆反应方向移动，即降低生成物浓度而增大反应物浓度，所以④正确。答案选)③④。