解答:解:(1)該反應(yīng)為熵增大,焓增大的反應(yīng),由△G=△H-T△S,△G<0反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行,可知該反應(yīng)在高溫時(shí)可以自發(fā)進(jìn)行,常溫下難以自發(fā)進(jìn)行,故答案為:①能;
②Ⅰ由于有固體參加反應(yīng),當(dāng)混合氣體的密度不變時(shí),氣體的質(zhì)量不變,說明達(dá)到平衡狀態(tài);
Ⅱ反應(yīng)前后氣體的體積不等,當(dāng)容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)不變時(shí)說明達(dá)到平衡狀態(tài);
Ⅲ反應(yīng)前后氣體的體積不等,混合氣體的總物質(zhì)的量不變,說明達(dá)到平衡狀態(tài);
ⅣCO物質(zhì)的量濃度不變,說明達(dá)到平衡狀態(tài),則Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ都可說明達(dá)到平衡狀態(tài),
故答案為:D;
(2)A.丙中濃度最大,甲中濃度最小,濃度越大,反應(yīng)速率越大,則反應(yīng)開始時(shí),丙中的反應(yīng)速率最快,甲中的反應(yīng)最慢,故A正確;
B. 以甲計(jì)算:
H
2O(g)+CO(g)?H
2(g)+CO
2(g)
起始:0 0 0.010 0.010
轉(zhuǎn)化:x x x x
平衡:x x 0.01-x 0.01-x
則
=
,
x=0.006,則平衡時(shí)甲中的H
2的轉(zhuǎn)化率均是
×100%=60%,由于甲和丙的氣體的比值相同,為等效平衡狀態(tài),則丙中H
2的轉(zhuǎn)化率也為60%,故B正確;
C.由B計(jì)算可知,平衡時(shí),丙中的c(CO
2)是甲中的2倍,應(yīng)為2×(0.01-0.006)mol/L=0.008mol/L,故C錯(cuò)誤;
D.乙與甲相比較,相當(dāng)于在甲的基礎(chǔ)上通入H
2,則平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),平衡時(shí),乙中的CO
2的轉(zhuǎn)化率大于60%,故D正確.
故答案為:C;
(3)①反應(yīng)物總能量大于生成物總能量,該反應(yīng)的正反應(yīng)放熱,則
A.升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),平衡混合物中c(CH
3OH)減小,故A錯(cuò)誤;
B.沖入He(g)使體系壓強(qiáng)增大,但反應(yīng)物的濃度不變,平衡不移動(dòng),故B錯(cuò)誤;
C.將H
2O(g)從體系中分離出來,生成物濃度減小,則平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),平衡混合物中c(CH
3OH))增大,故C正確;
D.再?zèng)_入1molCO
2和3molH
2,相當(dāng)于在原來基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng),平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),平衡混合物中c(CH
3OH))增大,故D正確.
故答案為:CD;
②在溫度T
1時(shí),當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),測得n(H
2)=2.4mol,則平衡時(shí)n(CO
2)=1mol-
×(3mol-2.4mol)=0.8mol;其他條件不變,在溫度T
2時(shí),當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),測得n(CO
2)=0.82mol,說明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),反應(yīng)為放熱反應(yīng),降低溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),故答案為:>;
(4)①甲醇和氫氣的燃燒熱書寫其熱化學(xué)方程式分別為:
①2CH
3OH(l)+3O
2(g)=2CO
2(g)+4H
2O(l),△H
1=-1451kJ/mol;
②2H
2(g)+O
2(g)=2H
2O(l),△H
2=-571.6KJ/mol,
根據(jù)蓋斯定律,反應(yīng)CO
2(g)+3H
2(g)═CH
3OH(l)+H
2O(l)
可以看成是方程式
×②-①×
,所以△H=
×(-571.6KJ/mol)-(-1451kJ/mol)×
=-131.9KJ/mol,
故答案為:CO
2(g)+3H
2(g)═CH
3OH(l)+H
2O(l),△H=-131.9KJ/mol;
②該反應(yīng)消耗二氧化碳,可降低溫室效應(yīng),生成甲醇,可彌補(bǔ)資源短缺,故答案為:可降低溫室效應(yīng)和彌補(bǔ)資源短缺;
③該反應(yīng)是一個(gè)焓增、熵減的反應(yīng),則△G=△H-T△S>0,不能自發(fā)進(jìn)行,
故答案為:不可行,該反應(yīng)是一個(gè)焓增、熵減的反應(yīng),所以不能自發(fā)進(jìn)行.