Question

（13分）科學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生成甲醇。已知H₂(g)、CO(g)和CH₃OH(l)的燃燒熱△H分別為?285.8kJ·mol^-1、?283.0kJ·mol^-1和?726.5kJ·mol^-1。
請回答下列問題：
(1)常溫下用太陽能分解10mol液態(tài)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)水的熱化學方程式為___________；
(3)在容積為2L的密閉容器中，由CO和H₂合成甲醇，在其他條件不變的情況下，考查溫度對反應的影響，實驗結果如右圖所示（注：T₁、T₂均大于300℃）；下列說法正確的是_______（填序號）

①溫度為T₁時，從反應開始到平衡，生成甲醇的平均速率為v(CH₃OH)= mol·L^-1·min^-1
②該反應在T₁時的平衡常數(shù)比T₂時的小
③該反應為放熱反應
④處于A點的反應體系從T₁變到T₂，達到平衡時增大

Answer 1

(1)2858 （4分）(2) CH₃OH(l)+O₂(g)=CO(g)+2H₂O(l) △H =-443.5kJ·mol^-1（5分） 
(3)③④ （4分）

（1）根據(jù)氫氣的燃燒熱可知，分解10mol水需要的能量是285.8kJ·mol^-1×10mol＝2858kJ。
（2）CO和甲醇完全燃燒的方程式分別為①CO(g)＋1/2O₂(g)=CO₂(g)    △H＝?283.0kJ·mol^-1、②CH₃OH(l)+3/2O₂(g)=CO₂(g)+2H₂O(l)   △H =?726.5kJ·mol^-1。根據(jù)蓋斯定律可知，②－①即得到CH₃OH(l)+O₂(g)=CO(g)+2H₂O(l)，所以△H＝?726.5kJ·mol^-1＋283.0kJ·mol^-1＝－443.5kJ·mol^-1。
（3）CO₂和H₂合成甲醇的化學方程式為CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g) + H₂O(g)。由圖像可知B曲線先得到平衡，因此溫度T₂＞T₁，溫度高平衡時甲醇的物質的量反而低，說明正反應是放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動，不利于甲醇的生成，平衡常數(shù)減小，即②錯③正確；溫度為T₁時，從反應開始到平衡，生成甲醇的物質的量為mol，此時甲醇的濃度為，所以生成甲醇的平均速率為：v(CH₃OH)= mol·L^-1·min^-1，因此①不正確；因為溫度T₂＞T₁，所以A點的反應體系從T₁變到T₂時，平衡會向逆反應方向移動，即降低生成物濃度而增大反應物濃度，所以④正確。答案選)③④。