Question

（13分）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。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(qǐng)回答下列問(wèn)題：
(1)常溫下用太陽(yáng)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(xué)方程式為_(kāi)__________；
(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(duì)反應(yīng)的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如右圖所示（注：T₁、T₂均大于300℃）；下列說(shuō)法正確的是_______（填序號(hào)）

①溫度為T₁時(shí)，從反應(yīng)開(kāi)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(yīng)在T₁時(shí)的平衡常數(shù)比T₂時(shí)的小
③該反應(yīng)為放熱反應(yīng)
④處于A點(diǎn)的反應(yīng)體系從T₁變到T₂，達(dá)到平衡時(shí)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(xué)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(shí)甲醇的物質(zhì)的量反而低，說(shuō)明正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，不利于甲醇的生成，平衡常數(shù)減小，即②錯(cuò)③正確；溫度為T₁時(shí)，從反應(yīng)開(kāi)始到平衡，生成甲醇的物質(zhì)的量為mol，此時(shí)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?yàn)闇囟萒₂＞T₁，所以A點(diǎn)的反應(yīng)體系從T₁變到T₂時(shí)，平衡會(huì)向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，即降低生成物濃度而增大反應(yīng)物濃度，所以④正確。答案選)③④。