Question

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，并開發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水的熱化學方程式為________________________；
（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，考察溫度對反應的影響，實驗結果如下圖所示（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) ＝n_A/t_A mol·L^-1·min^-1
②該反應在T₁時的平衡常數比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n(H₂)/n(CH₃OH)增大
（4）在T₁溫度時，將1mol CO₂和3mol H₂充入一密閉恒容器中，充分反應達到平衡后，若CO₂轉化率為a,則容器內的壓強與起始壓強之比為_________________________。

Answer 1

（1）2858      （2）CH₃OH(l)+O₂(g)===CO(g)+2H₂O(l) △H=-443.5kJ/moL
（3）③④           （4）（4-2a）：4

（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)，所以反應熱是-726.5kJ/moL＋283.0kJ/mol＝-443.5kJ/moL。
（3）①不正確，因為平衡時甲醇的濃度是n_A/2 mol·L^-1.T2時首先達到平衡狀態，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方向移動，即正反應是放熱反應，所以②不正確，③④正確。答案選③④。
（4）CO₂轉化率為a，則消耗CO₂時amol，氫氣時3amol，生成甲醇和水蒸氣都是amol，所以容器內的壓強與起始壓強之比為。