Question

目前工业上有一种用CO₂来生产燃料甲醇的方法，可以将CO₂变废为宝．
（1）已知在常温常压下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=^_1275.6kJ•mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=^_556.0kJ•mol^-1
③H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44.0kJ•mol^-1
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式______
（2）某同学利用甲醇燃料电池为电源，设计了一种电解法制取Fe（OH）₂的实验装置（如图），通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色．则电源中a极为______极（填“正”或“负”），其电极反应式为______．装置上端A极电极材料是______（填化学式），B电极上的电极反应式为______．
（3）将不同量的CO（g）和H₂O（g）分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应：CO（g）+H₂O（g）⇌CO₂（g）+H₂（g），得到如下三组数据：

实验组	温度/℃	起始量/mol		平衡量/mol	达到平衡所需时间/min
		H2O	CO	CO2
1	650	2	4	1.6	5
2	900	1	2	0.4	3
3	900	1	2	0.4	1

①该反应的正反应为______（填“吸”或“放”）热反应．
②实验1中，以v（H₂）表示的平均反应速率为______．
③900℃时，按CO（g）、H₂O（g）、CO₂（g） 和 H₂（g）的物质的量分别是0.8mol、1.0mol、0.6mol和0.8mol分别加入该容器，则此时反应的v（正）______v（逆）（填“＞”“＜”或“=”中之一）．
④实验3跟实验2相比，改变的条件可能是______．

Answer

（1）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到；
（2）燃料电池中燃料在负极发生氧化反应依，在正极反应还原反应，依据装置分析判断生成氢氧化亚铁的电极位置和反应原理；
（3）①依据温度变化，平衡时二氧化碳的浓度变化分析判断反应热量变化；
②依据反应速率概念计算得到；
③依据浓度商和平衡常数比较分析判断；
④数据分析，实验3和实验2达到相同的平衡状态，但反应速率加快，达到平衡的时间缩短；反应可能是加入了催化剂或增大压强，因为反应前后气体压强不变；
【解析】
（1）①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=_1275.6kJ•mol-1
②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=_556.0kJ•mol-1
③H2O（l）=H2O（g）△H=+44.0kJ•mol-1
依据热化学方程式和盖斯定律①-②-③×4得到CH3OH（l）+O2（g）=CO （g）+2H2O（l）△H=_447.8 kJ•mol-1；
故答案为：CH3OH（l）+O2（g）=CO （g）+2H2O（l）△H=_447.8 kJ•mol-1；
（2）甲醇燃料电池为电源电解法制取Fe（OH）2的实验装置，通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色，说明氢氧化亚铁在B电极附近生成，所以电极A为电解池的阳极，B为电解池的阴极，电源a为正极，电极反应为氧气得到电子得到电子发生还原反应，O2+4e-+2H2O=4OH-；连接正极的A电极是铁，目的是铁做阳极失电子生成亚铁离子，和阴极生成的氢氧根离子反应生成白色沉淀氢氧化亚铁；b为负极，连接电极B电极反应为：2H++2 e-=H2↑；
故答案为：正，O2+4e-+2H2O=4OH-，Fe，2H++2 e-=H2↑（或2H2O+2e-=H2+2OH-）；
（3）①CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g），反应前后气体体积不变，起始量减少一半，平衡不动，应平衡时二氧化碳浓度为0.8mol/L，所以依据图表数据可知温度升高平衡状态向逆向进行，说明正反应是放热反应；
故答案为：放；
②CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g）
起始量（mol）2        4        0       0
变化量（mol）1.6     1.6      1.6    1.6
平衡量（mol）0.4     2.4      1.6   1.6
实验1中，以v（H2）表示的平均反应速率==0.16mol/（L•min）；
故答案为：0.16mol/（L•min）；
③900°C平衡状态下平衡常数计算为
            CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g）
起始量（mol） 1       2        0      0
变化量（mol） 0.4     0.4     0.4      0.4
平衡量（mol）0.6      1.6     0.4      0.4
K===0.17
按CO（g）、H2O（g）、CO2（g） 和 H2（g）的物质的量分别是0.8mol、1.0mol、0.6mol和0.8mol分别加入该容器
Qc===0.6＞K
反应逆向进行，v（正）＜v（逆）
故答案为：＜； 
④实验3跟实验2相比，达到相同的平衡状态，反应前后气体体积不变，反应速率增大，说明增大压强或加入催化剂符合，改变的条件可能是使用了催化剂；加大了压强；
故答案为：使用了催化剂；加大了压强；