Question

由于温室效应和资源短缺等问题，如何降低大气中的CO₂含量并加以开发利用，引起了各国的普遍重视。目前工业上有一种方法是用CO₂生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)，如图表示该反应进行过程中能量(单位为kJ·mol^－1)的变化。

  

（1）<span style="color: rgb(169, 68, 66); background-color: rgb(245, 245, 245); font-size: 10.5pt;">根据</span><span style="color: rgb(169, 68, 66); background-color: rgb(245, 245, 245); font-size: 10.5pt;">该反应的</span><span style="color: rgb(169, 68, 66); background-color: rgb(245, 245, 245); font-size: 10.5pt;">信息</span>，其△H ____0。(填“大于”、“小于”或“等于”)， 且在_______（填“较高”或“较低”）温度下有利于该反应自发进行。

（2）该反应平衡常数K的表达式为______________________               

（3）温度降低，平衡常数K _____________  (填“增大”、“不变”或“减小”)。

（4）若为两个容积相同的密闭容器,现向甲容器中充入1 mol CO₂(g)和3 molH₂(g)，乙容器中充入1molCH₃OH(g)和1molH₂O(g)，在相同的温度下进行反应,达到平衡时,甲容器内n(CH₃OH )_________(填“大于”“小于”或“等于”)乙容器内n(CH₃OH )

（5）以甲醇和氧气为燃料，氢氧化钾溶液为电解质溶液构成电池。

①负极的电极反应式为__________________________ 

②若以石墨为电极，电解硫酸铜溶液，写出电解的化学反应方程式___________________________

Answer

小于 较低 K=c(CH3OH)·c(H2O)/[c(CO2)·c3(H2)] 增大 等于 CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O 2CuSO4+2H2O2 Cu+O2↑+2H2SO4

【解析】（1）由图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应为放热反应，即△H＜0，由方程式可知，该反应正反应是气体的物质的量减小的反应，故正反应为熵减过程，即△S＜0，根据自由能△G=△H-T△S，温度越低，△G越小，更有利于反应自发进行；（2）CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的平衡常数K的表达式为： ；（3）该反应正反应是放热反应，降低温度平衡向正反应移动，平衡常数K增大；(4) 根据等效平衡知识知，在一定条件下的可逆反应，无论反应从正向开始，还是从逆向开始，只要最初加入的物质的量相当，就会达到同一平衡状态，则达到平衡时,甲容器内n(CH3OH)等于乙容器内n(CH3OH)；（5）以甲醇和氧气为燃料，氢氧化钾溶液为电解质溶液构成电池。①原电池负极发生氧化反应，甲醇在负极放电，碱性条件下生成碳酸根离子和水，电极反应式为：CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O，②若以石墨为电极，电解硫酸铜溶液，电解的总反应方程式为2CuSO4+2H2O2 Cu+O2↑+2H2SO4。