Question

(10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，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知H₂(g)、CO(g)和CH₃OH(l )的燃烧热分别为－285.8 kJ·mol^－1 、－283.0 kJ·mol^－1和－726.5 kJ·mol^－1。请回答下列问题：

（1）用太阳能分解10 mol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2 L的密闭容器中，由CO₂和H₂合成甲醇，在其他条件不变的

情况下，考察温度对反应的影响，实验结果如下图所示(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n(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

（4）在T₁温度时，将1 mol CO₂和3 mol H₂充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，若CO₂的转化率为，则容器内的压强与起始压强之比为         ．

Answer

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

（3）③④ （4）（4-2 ）/4

【解析】

试题分析：根据H2(g)、CO(g)和CH3OH(l )的燃烧热,分别为－285.8 kJ·mol－1 、－283.0 kJ·mol－1和－726.5 kJ·mol－1，写出它们的热化学方程式：H2(g) ＋ 1/2O2(g) ＝H2O( l ) △H=-285.8 kJ·mol－1，①，CO(g) ＋1/2O2(g) ＝CO2(g) △H=-283.0 kJ·mol－1 ②，CH3OH(l ) ＋3/2O2(g) ＝CO2(g)+ 2H2O( l ) △H=-726.5kJ·mol－1③，（1）根据H2的燃烧热化学方程式，水分解的热化学方程式为H2O( l ) ＝H2(g) ＋ 1/2O2(g) △H=+285.8 kJ·mol－1，分解1mol H2O( l )需要吸收热量为285.8 kJ·mol－1，分解10 mol水消耗的能量是2858 kJ；（2）将③-②可得甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：CH3OH(l ) ＋O2(g) ＝CO(g)+ 2H2O( l ) △H=-726.5-（283.0）=-443.5 kJ·mol－1 （3）①中的反应速率求算公式错误，平均反应速率等于物质变化的物质的量浓度除以反应时间。②从图看出温度T1后达到平衡，T2时先达到平衡，则T1＜T2，还可以看出温度越低，甲醇的量越多，说明温度越低平衡向正向移动，平衡常数越大；③从前面分析知道，温度降低平衡向正向移动，故反应是放热反应。对； ④ 温度从T1变到T2就是升高温度，平衡向逆向移动，n(H2)增大，n(CH3OH)减少，比值增大，对。（4）

CO2+ 3H2 CH3OH + H2O

起始（mol） 1 3 0 0

变化（mol） 3

平衡（mol） 1- 3-3 n(平衡)︰n(起始)=（1-+3-3++）︰4=（4-2 ）/4

考点：热化学的计算、化学平衡的移动和计算。