Question

【題目】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。請回答下列問題：

（1）已知：①CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) △H=+49.0kJ/mol

②CH3OH(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__________（填“大于”、“等于”或小于”）192.9kJ/mol。已知水的汽化熱為44 kJ/mol，則表示氫氣燃燒熱的熱化學方程式為__________________________。

（2）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，考查溫度對反應的影響，實驗結果如下圖所示（注：T1、T2均大于300 ℃）該反應為_________反應(填“放熱”或“吸熱”)；在T1溫度時，將1 mol CO2和3 mol H2充入一密閉恒容容器中，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

【答案】（1）大于；H2(g)+1/2O2=H2O(l) △H=-124.4kJ/mol

（2）放熱 (2-a)/2

【解析】

試題分析：（1）燃燒熱是指25 ℃，101 kPa時，1mol可燃物完全燃燒生成穩定的氧化物時的反應熱，水的狀態應為液態，氣態水轉化為液態水放熱，由②可知CH3OH(g)的燃燒熱大于192.9kJ/mol；已知水的汽化熱為44 kJ/mol，根據蓋斯定律分析表示氫氣燃燒熱的熱化學方程式為H2(g)+1/2O2=H2O(l) △H=-124.4kJ/mol。

（2）根據題給圖像分析可知，T2的反應速率大于T1，由溫度升高反應速率增大可知T2>T1，因溫度升高，平衡時CH3OH的物質的量減少，則升高溫度平衡逆向移動，故正反應為放熱反應；利用化學平衡的三段模式法計算：

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

根據壓強之比等于物質的量之比，則容器內的壓強與起始壓強之比為：(4-2a)/4= (2-a)/2。