Question

【题目】科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。请回答下列问题：

（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)的燃烧热__________（填“大于”、“等于”或小于”）192.9kJ/mol。已知水的汽化热为44 kJ/mol，则表示氢气燃烧热的热化学方程式为__________________________。

（2）在容积为2 L的密闭容器中，由CO2和H2合成甲醇，在其他条件不变的情况下，考查温度对反应的影响，实验结果如下图所示（注：T1、T2均大于300 ℃）该反应为_________反应(填“放热”或“吸热”)；在T1温度时，将1 mol CO2和3 mol H2充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，若CO2转化率为a，则容器内的压强与起始压强之比为____________________。

Answer 1

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

（2）放热 (2-a)/2

【解析】

试题分析：（1）燃烧热是指25 ℃，101 kPa时，1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时的反应热，水的状态应为液态，气态水转化为液态水放热，由②可知CH3OH(g)的燃烧热大于192.9kJ/mol；已知水的汽化热为44 kJ/mol，根据盖斯定律分析表示氢气燃烧热的热化学方程式为H2(g)+1/2O2=H2O(l) △H=-124.4kJ/mol。

（2）根据题给图像分析可知，T2的反应速率大于T1，由温度升高反应速率增大可知T2>T1，因温度升高，平衡时CH3OH的物质的量减少，则升高温度平衡逆向移动，故正反应为放热反应；利用化学平衡的三段模式法计算：

CO2 (g)+3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g)

起始（mol） 1 3 0 0

变化（mol） a 3a a a

平衡（mol） 1-a 3-3a a a

根据压强之比等于物质的量之比，则容器内的压强与起始压强之比为：(4-2a)/4= (2-a)/2。