Question

（10分）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)生成甲醇和水，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）的熱值分別為143kJ· g^-1、10kJ·g^-1和23kJ·g^-1。請回答下列問題：
（1）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_               ______；
(2)在直接以甲醇為燃料電池中，電解質(zhì)溶液為堿性，負(fù)極的反應(yīng)式為_____      , 總反應(yīng)式               。
（3）在350℃時(shí)，保持溫度不變，將1molCO₂和3molH₂充入一密閉恒容器中，充分反應(yīng)生成甲醇蒸汽和水蒸氣達(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______；若350℃時(shí)，保持溫度不變，將1molCO₂和3molH₂充入一密閉恒壓器中，充分反應(yīng)達(dá)到平衡后，若CO₂轉(zhuǎn)化率為b,則a   b（用“＞、＝、＜”表示）

Answer 1

（10分）（1）CH₃OH(l)+O₂(g)=CO(g)+2H₂O(l)   △H =-456KJ/mol
（2）CH₃OH+8OH^- -6e^-=CO₃^2-+6H₂O ； 2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O。
（3）1-a，＜

（1）H₂（g）、CO（g）和CH₃OH（l）的燃燒熱分別為：286kJ· mol^-1、280kJ· mol^-1、713kJ· mol^-1；由蓋斯定律求解：
2CO(g) + O₂(g) =2CO₂(g) △H=-560KJ    mol^-1②
CH₃OH(l)+3/2 O₂(g)=CO₂(g)+2 H₂O(l) △H=-736kJ·mol^-1③
將③-②/2可知：CH₃OH(l)+ O₂(g)="CO(g)+2" H₂O(l) △H=-456kJ·mol^-1
（2）總反應(yīng)：2CH₄O + 3O₂ + 4OH^—= 2CO₃^2- + 6H₂O
負(fù)極：CH₃OH+8OH^- -6e^-=CO₃^2-+6H₂O   正極：O2 + 4e– + 2H₂O→ 4OH^–
（3）CO₂ + 3H₂ CH₃OH + H₂O
初n:  1mol  1mol        0     0
△n:    a     3a        a      a
平n:   1-a   1-3a        a     a
恒容下，由壓強(qiáng)比等于物質(zhì)的量比可得到：（2-2a）/2=1-a
該反應(yīng)是正反應(yīng)的氣體系數(shù)減小，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氣體的物質(zhì)的量減小，所以恒容下達(dá)到平衡相對于恒壓是減壓，所以a<b