Question

科學(xué)家利用太陽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△H分別為－285.8 kJ·mol^－1、－283.0 kJ·mol^－1和－726.5 kJ·mol^－1。請(qǐng)回答下列問題：

（1）用太陽能分解10mol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(CO₂+3H₂ CH₃OH + H₂O)

在其他條件不變得情況下，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℃）；下列說法正確的是______（填序號(hào)）

①溫度為T₁時(shí)，從反應(yīng)開始到平衡，生成甲醇的平均速率為v(CH₃OH) ＝n_A/t_A 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)n(H₂)/n(CH₃OH)增大

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

 

Answer 1

【答案】

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

（3）③④                （4）（4-2a）：4

【解析】（1）氫氣的燃燒熱是－285.8 kJ·mol，所以1mol水分解需要的能量就是285.8 kJ，則分解10mol水就需要2858 kJ。

（2）根據(jù)題意可知，①CH₃OH(l)+3/2O₂(g)＝CO₂(g)+2H₂O(l)     △H=-726.5kJ/moL、②CO(g)+

1/2O₂(g)＝CO₂(g)  △H=－283.0kJ/mol，所以①－②即得到CH₃OH(l)+O₂(g)＝CO(g)+2H₂O(l)，所以反應(yīng)熱是-726.5kJ/moL＋283.0kJ/mol＝-443.5kJ/moL。

（3）①不正確，因?yàn)槠胶鈺r(shí)甲醇的濃度是n_A/2 mol·L^-1.T2時(shí)首先達(dá)到平衡狀態(tài)，則溫度是T2大于T1，溫度高甲醇的含量底，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，即正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以②不正確，③④正確。答案選③④。

（4）CO₂轉(zhuǎn)化率為a，則消耗CO₂時(shí)amol，氫氣時(shí)3amol，生成甲醇和水蒸氣都是amol，所以容器內(nèi)的壓強(qiáng)與起始?jí)簭?qiáng)之比為。