Question

科學(xué)家利用太陽(yáng)能分解水生成氫氣，再用氫氣與二氧化碳在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇，并開發(fā)出直接以甲醇為燃料的燃料電池．已知：
H₂（g）+1/2O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ?mol^-1；
CO（g）+1/2O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0kJ?mol^-1；
CH₃OH（l）+3/2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-726.5kJ?mol^-1．
請(qǐng)回答下列問題：
（1）用太陽(yáng)能分解10mol液態(tài)水使之生成氫氣與氧氣，消耗的能量是

 

kJ
（2）液態(tài)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

 

（3）CO可用于合成甲醇，反應(yīng)方程式為：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）．CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系如圖1所示．該反應(yīng)△H

 

0（填“＞”或“＜”）．實(shí)際生產(chǎn)條件控制在250℃、1.3×10⁴kPa左右，選擇此壓強(qiáng)而不選擇更高壓強(qiáng)的理由是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)的變化曲線,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算

專題：

分析：（1）氫氣的燃燒熱可知水分解吸收的能量，然后利用化學(xué)計(jì)量數(shù)與反應(yīng)熱的關(guān)系來計(jì)算；
（2）根據(jù)CO和CH₃OH的燃燒熱先書寫熱方程式，再利用蓋斯定律來分析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；
（3）從橫坐標(biāo)上一點(diǎn)，畫一條平行于縱坐標(biāo)的虛線，看相同壓強(qiáng)下不同溫度時(shí)CO的平衡轉(zhuǎn)化率，溫度越低轉(zhuǎn)化率越低，說明，升溫時(shí)平衡向逆向移動(dòng)．

解答： 解：（1）H₂（g）的燃燒熱△H為-285.8kJ?mol^-1知，1molH₂（g）完全燃燒生成1molH₂O（l）放出熱量285.8kJ，即分解1mol H₂O（l）為1mol H₂（g）消耗的能量為285.8kJ，則分解10mol H₂O（l）消耗的能量為285.8kJ×10=2858kJ，
故答案為：2858；
（2）由①CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0kJ?mol^-1；
②CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-726.5kJ?mol^-1由蓋斯定律可知用②-①得反應(yīng)CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2 H₂O（l），
該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H=-726.5kJ?mol^-1-（-283.0kJ?mol^-1）=-443.5kJ?mol^-1，
故答案為：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2 H₂O（l）△H=-443.5kJ?mol^-1；
（3）從橫坐標(biāo)上一點(diǎn)0.5處，畫一條平行于縱坐標(biāo)的虛線，看相同壓強(qiáng)下不同溫度時(shí)CO的平衡轉(zhuǎn)化率，溫度越高轉(zhuǎn)化率越低，說明，升溫時(shí)平衡向逆向移動(dòng)．
實(shí)際生產(chǎn)條件控制在250℃、1.3×10⁴kPa左右，選擇此壓強(qiáng)的理由是在1.3×10⁴kPa下，CO轉(zhuǎn)化率已較高，再增大壓強(qiáng)CO轉(zhuǎn)化率提高不大，而生產(chǎn)成本增加，得不償失；
故答案為：＜；在1.3×10⁴kPa下，CO轉(zhuǎn)化率已較高，再增大壓強(qiáng)CO轉(zhuǎn)化率提高不大，而生產(chǎn)成本增加，得不償失．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較為綜合，涉及熱化學(xué)方程式的書寫、化學(xué)平衡的相關(guān)知識(shí)，該題對(duì)這些知識(shí)的要求比較高，綜合性強(qiáng)，解答本題比較費(fèi)時(shí)，該題難度較大．