Question

(8分)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。已知水的气化热为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

（1）大于H2 (g)+1/2O2 (g)=H2O(l) ΔH=－124.6KJ/mol；（2）放热 ； (2-a)/2。

【解析】

试题分析：（1）甲醇的燃烧热是1mol的甲醇完全燃烧产生稳定的氧化物时所放出的热量。水在室温下的稳定状态是液体，1mol的甲醇甲醇完全燃烧产生气态水时所放出的热量是192.9kJ,由于水蒸气变为液态水时会放出热量，所以燃烧热要大于192.9kJ/mol。（②－①）÷3可得H2 (g)+1/2O2 (g)=H2O(g) ΔH=－80.6KJ/mol；由于水的气化热为44 kJ/mol，则表示氢气燃烧热的热化学方程式为H2 (g)+1/2O2 (g)=H2O(g) ΔH=－124.6KJ/mol；（2）由于升高温度，甲醇的平衡含量减少，根据平衡移动原理：升高温度，平衡向吸热反应方向移动，逆反应为吸热反应，说明合成甲醇的反应放热反应；在恒容时，气体的物质的量的比等于压强之比，CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)，由于加入了1mol的CO2，而且其转化率为a，则达到平衡时各种物质的物质的量是CO2 :(1-a)mol; H2：3(1-a)mol; CH3OH：amol；H2O：amol。n(平衡)：n(开始)= [(1-a)＋3(1-a)＋a＋a]：（1+3)=(4-2a）:4= (2-a):2。

考点：考查热化学方程式的书写、燃烧热、反应热的判断及恒压时气体的压强比的关系的知识。