Question

(10分) 科學(xué)家利用太陽(yáng)能分解水生成的氫氣在催化劑作用下與二氧化碳反應(yīng)生成甲醇，并開(kāi)發(fā)出直接以甲醇為燃料的燃料電池。已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l )的燃燒熱分別為－285.8 kJ·mol－1 、－283.0 kJ·mol－1和－726.5 kJ·mol－1。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）用太陽(yáng)能分解10 mol水消耗的能量是 kJ；

（2）甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為 ；

（3）在容積為2 L的密閉容器中，由CO2和H2合成甲醇，在其他條件不變的

情況下，考察溫度對(duì)反應(yīng)的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示(注：T1、T2均大于300℃)

下列說(shuō)法正確的是 (填序號(hào))

①溫度為T(mén)1時(shí)，從反應(yīng)開(kāi)始到平衡，生成甲醇的平均速率為n(CH3OH)＝ mol·L－1·min－1

②該反應(yīng)在T1時(shí)的平衡常數(shù)比T2時(shí)的小

③該反應(yīng)為放熱反應(yīng)

④處于A點(diǎn)的反應(yīng)體系從T1變到T2，達(dá)到平衡時(shí)增大

（4）在T1溫度時(shí)，將1 mol CO2和3 mol H2充入一密閉恒容容器中，充分反應(yīng)達(dá)到平衡后，若CO2的轉(zhuǎn)化率為，則容器內(nèi)的壓強(qiáng)與起始?jí)簭?qiáng)之比為 ．

Answer 1

（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】

試題分析：根據(jù)H2(g)、CO(g)和CH3OH(l )的燃燒熱,分別為－285.8 kJ·mol－1 、－283.0 kJ·mol－1和－726.5 kJ·mol－1，寫(xiě)出它們的熱化學(xué)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）根據(jù)H2的燃燒熱化學(xué)方程式，水分解的熱化學(xué)方程式為H2O( l ) ＝H2(g) ＋ 1/2O2(g) △H=+285.8 kJ·mol－1，分解1mol H2O( l )需要吸收熱量為285.8 kJ·mol－1，分解10 mol水消耗的能量是2858 kJ；（2）將③-②可得甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式：CH3OH(l ) ＋O2(g) ＝CO(g)+ 2H2O( l ) △H=-726.5-（283.0）=-443.5 kJ·mol－1 （3）①中的反應(yīng)速率求算公式錯(cuò)誤，平均反應(yīng)速率等于物質(zhì)變化的物質(zhì)的量濃度除以反應(yīng)時(shí)間。②從圖看出溫度T1后達(dá)到平衡，T2時(shí)先達(dá)到平衡，則T1＜T2，還可以看出溫度越低，甲醇的量越多，說(shuō)明溫度越低平衡向正向移動(dòng)，平衡常數(shù)越大；③從前面分析知道，溫度降低平衡向正向移動(dòng)，故反應(yīng)是放熱反應(yīng)。對(duì)； ④ 溫度從T1變到T2就是升高溫度，平衡向逆向移動(dòng)，n(H2)增大，n(CH3OH)減少，比值增大，對(duì)。（4）

CO2+ 3H2 CH3OH + H2O

起始（mol） 1 3 0 0

變化（mol） 3

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

考點(diǎn)：熱化學(xué)的計(jì)算、化學(xué)平衡的移動(dòng)和計(jì)算。