Question

5．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，并開發(fā)出直接以甲醇為燃料的燃料電池．請(qǐng)回答下列問題：
（1）已知：①CH₃OH（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+3H₂（g）△H=+49.0kJ/mol②CH₃OH（g）+3/2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-192.9kJ/mol．由上述方程式可知，CH₃OH（g）的燃燒熱大于（填“大于”、“等于”或小于”）192.9kJ/mol．已知水的氣化熱為44kJ/mol，則表示氫氣燃燒熱的熱化學(xué)方程式為H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-124.6kJ/mol．
（2）在容積為2L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，溫度對(duì)反應(yīng)的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示（注：T₁、T₂均大于300℃），該反應(yīng)為放熱反應(yīng)（填“放熱”或“吸熱”）；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（2-a）：2．

Answer 1

分析 （1）氣態(tài)水的能量比較液態(tài)水的能量高；
已知：①CH₃OH（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+3H₂（g）△H=+49.0kJ/mol
②CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-192.9kJ/mol．
水的氣化熱為44kJ/mol，可得：
③H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，（②-①÷3）-③可得：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）；
（2）溫度T₂先達(dá)到平衡，則溫度T₂＞T₁，又溫度高時(shí)平衡狀態(tài)CH₃OH的物質(zhì)的量少，則說明升高溫度，可逆反應(yīng)CO₂+3H₂?CH₃OH+H₂O向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；
CO₂轉(zhuǎn)化率為a，轉(zhuǎn)化的二氧化碳為amol，則：
          CO₂ （g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始（mol）：1        3        0         0
變化（mol）：a        3a       a         a
平衡（mol）：1-a      3-3a     a         a
相同條件下，氣體的壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比．

解答 解：（1）表示甲醇燃燒熱，應(yīng)是去mol甲醇燃燒生成二氧化碳與液態(tài)水，由于氣態(tài)水的能量比較液態(tài)水的能量高，故生成液態(tài)水放出的熱量更多，故CH₃OH（g）的燃燒熱大于192.9kJ/mol，
已知：①CH₃OH（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+3H₂（g）△H=+49.0kJ/mol
②CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-192.9kJ/mol．
水的氣化熱為44kJ/mol，可得：
③H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，（②-①÷3）-③可得：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-124.6kJ/mol，
故答案為：大于；H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-124.6kJ/mol；
（2）溫度T₂先達(dá)到平衡，則溫度T₂＞T₁，又溫度高時(shí)平衡狀態(tài)CH₃OH的物質(zhì)的量少，則說明升高溫度，可逆反應(yīng)CO₂+3H₂?CH₃OH+H₂O向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
CO₂轉(zhuǎn)化率為a，轉(zhuǎn)化的二氧化碳為amol，則：
          CO₂ （g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始（mol）：1         3       0        0
變化（mol）：a         3a      a        a
平衡（mol）：1-a       3-3a    a        a
相同條件下，氣體的壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，則容器內(nèi)的壓強(qiáng)與起始?jí)簭?qiáng)之比為=（1-a+3-3a+a+a）：（1+3）=（2-a）：2，
故答案為：放熱；（2-a）：2．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了燃燒熱、蓋斯定律應(yīng)用、化學(xué)平衡圖象、化學(xué)平衡計(jì)算等，難度中等，注意對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解掌握．