Question

7．參考如圖，按要求回答下列問題：
（1）甲醇質子交換膜燃料電池將甲醇蒸氣轉化為氫氣的一種原理是CH₃OH（g）和H₂O反應生成CO₂和H₂．若在反應體系中加入催化劑，反應速率增大，正反應活化能 a的變化是減小（填“增大”、“減小”、“不變”），反應熱△H的變化是不變（填“增大”、“減小”、“不變”）．請寫出CH₃OH（g）和H₂O（g）反應的熱化學方程式CH₃OH（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+3H₂（g）△H=+（a-b）kJ/mol．
（2）甲醇質子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉化為氫氣的另一種反應原理是：
CH₃OH（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?CO₂（g）+2H₂（g）△H=-c kJ/mol
又知H₂O（g）?H₂O（l）△H=-d kJ/mol．
則甲醇燃燒熱的熱化學方程式為CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=（2a-2b+3c+2d）kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）催化劑降低反應的活化能，加快反應速率，即a減小，但催化劑不能改變活化能，即反應熱△H不變．根據圖象可知反應熱=akJ/mol-bkJ/mol，所以CH₃OH（g）和H₂O（g）反應的熱化學方程式為CH₃OH（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+3H₂（g）△H=+（a-b）kJ/mol；
（2）已知：：①CH₃OH（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂（g）△H=c kJ/mol，
②H₂O（g）=H₂O（l）△H=d kJ/mol，
③CH₃OH（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+3H₂（g）△H=+（a-b）kJ/mol；
根據蓋斯定律①×3-2×（③-②）可得．

解答 解：（1）催化劑降低反應的活化能，加快反應速率，即a減小，但催化劑不能改變活化能，即反應熱△H不變，反應能量圖中生成物的總能量大于反應物的總能量，則為吸熱反應，由圖可知，1mol 甲醇和1mol 水蒸氣反應生成CO₂和氫氣吸收的熱量為（a-b）kJ，反應熱化學方程式為：CH₃OH（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+3H₂（g）△H=+（a-b）kJ/mol；
故答案為：減小； 不變；CH₃OH（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+3H₂（g）△H=+（a-b）kJ/mol；
（2）已知：①CH₃OH（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂（g）△H=c kJ/mol，
②H₂O（g）=H₂O（l）△H=d kJ/mol，
③CH₃OH（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+3H₂（g）△H=+（a-b）kJ/mol；
根據蓋斯定律①×3-2×（③-②）可得：CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=（2a-2b+3c+2d）kJ/mol；
故答案為：CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=（2a-2b+3c+2d）kJ/mol．

點評 本題考查了化學反應的活化能，蓋斯定律和熱化學方程式，題目難度中等，考查較基礎，但要注意計算和符號．