Question

（10分）科學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生成甲醇和水，并開發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水的熱化學方程式為_               ______；
(2)在直接以甲醇為燃料電池中，電解質溶液為堿性，負極的反應式為_____      , 總反應式               。
（3）在350℃時，保持溫度不變，將1molCO₂和3molH₂充入一密閉恒容器中，充分反應生成甲醇蒸汽和水蒸氣達到平衡后，若CO₂轉化率為a,則容器內的壓強與起始壓強之比為______；若350℃時，保持溫度不變，將1molCO₂和3molH₂充入一密閉恒壓器中，充分反應達到平衡后，若CO₂轉化率為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：2CH₄O + 3O₂ + 4OH^—= 2CO₃^2- + 6H₂O
負極：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，由壓強比等于物質的量比可得到：（2-2a）/2=1-a
該反應是正反應的氣體系數減小，隨著反應的進行，氣體的物質的量減小，所以恒容下達到平衡相對于恒壓是減壓，所以a<b