为实现低碳低能耗，需要对含碳相关物质进行研究．（1）已知：①CH4（g）+H2O（g）⇌CO（g）+3H2（g）△H1=+206.1kJ•mol-1②H2（g）+CO（g）⇌CH3OH（1）△H2=-128.3kJ•mol-1③2H2（g）+O2（g）⇌2H2O（g）

Question

为实现低碳低能耗，需要对含碳相关物质进行研究．
（1）已知：①CH₄（g）+H₂O（g）⇌CO（g）+3H₂（g）△H₁=+206.1kJ•mol^-1
②H₂（g）+CO（g）⇌CH₃OH（1）△H₂=-128.3kJ•mol^-1
③2H₂（g）+O₂（g）⇌2H₂O（g）△H₃=-483.6kJ•mol^-1
采用甲烷和氧气一步合成液态甲醇的热化学方程式为___．
（2）治理汽车尾气的反应是2NO（g）+2CO（g）⇌2CO₂（g）+N₂（g），△H<0．反应达平衡后，改变一个条件，下列①到④的图象不正确的是___．
（3）反应CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol．在体积为1L的恒容密闭容器甲中，充入1mol CO₂和4mol H₂，一定条件下发生反应：测得CO₂和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图2所示．

①该反应的平衡常数表达式为___．
②从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H₂）=___mol/（L•min）．
③若在起始体积为1L的恒压密闭容器乙中，充入1mol CO₂和4mol H₂，相同条件下发生反应，当达到平衡后，c（CO_2甲）___c（CO_2乙）（填>、<、=）
（4）某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图3所示，该装置能将H₂O和CO₂转化为O₂和燃料（C₃H₈O）．该装置能量转化关系为___．a极的电极反应式为___．

Answer 1

（1）由①CH₄（g）+H₂O（g）⇌CO（g）+3H₂（g）△H₁=+206.1kJ•mol^-1
②2H₂（g）+CO（g）⇌CH₃OH（l）△H₂=-128.3kJ•mol^-1
③2H₂（g）+O₂（g）⇌2H₂O （g）△H₃=-483.6kJ•mol^-1
根据盖斯定律：①+②+(1)/(2)×③得CH₄（g）+(1)/(2)O₂ （g）⇌CH₃OH（l）△H₁=-164.0kJ•mol^-1．
故答案为：CH₄（g）+(1)/(2)O₂ （g）⇌CH₃OH（l）△H₁=-164.0kJ•mol^-1；
（2）2NO（g）+2CO（g）⇌2CO₂（g）+N₂（g）△H<0．
①平衡常数与温度有关，反应为放热反应，升温平衡逆向进行平衡常数减小，图象可知曲线变化正确，故①正确；
②催化剂改变化学反应速率不改变化学平衡，反应物转化率不变，故②错误；
③平衡常数与温度有关，温度不变，则平衡常数始终不变，改变NO物质的量是改变浓度不改变平衡常数，图象变化正确，故③正确；
④反应正反应为气体体积减小的反应，压强增大平衡正向进行氮气浓度增大，故④正确；
故答案为：②；
（3）①平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，表达式K=(c(CH3OH)c(H2O))/(c(CO2)c2(H2))，
故答案为：(c(CH3OH)c(H2O))/(c(CO2)c2(H2))；
②利用三段式解题法计算
                       CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）+H₂O（g），
开始（mol/L）：1               3                 0                0
变化（mol/L）：0.75        2.25             0.75           0.75
平衡（mol/L）：0.25        0.75            0.75             0.75
从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H₂）=(2.25mol/L)/(10min)=0.225 mol•L^-1•min^-1，
故答案为：0.225；　
③若在起始体积为1L的恒压密闭容器乙中，充入1mol CO₂和4mol H₂，为保持恒压体积增大，最后达到平衡状态，和恒温恒容容器中．充入1mol CO₂和4mol H₂相比，反应正向进行气体体积减小，相当于减小体积压强增大，平衡正向进行，二氧化碳浓度c（CO_2甲）<c（CO_2乙 ），
故答案为：<；
（4）根据图知，该装置有外接电源，属于电解池，该装置是电解池装置，是将电能转化为化学能，所以该装置将光能和电能转化为化学能，电解时a是阴极、b是阳极，a电极上CO₂得电子生成C₃H₈O，阳极上水失电子生成O₂和H⁺，电极反应式为2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺，a为阳极，阳极上CO₂得电子生成C₃H₈O，电极反应式为3CO₂+18H⁺+18e^-=C₃H₈O+5H₂O，
故答案为：电能和光能转化为化学能；3CO₂+18H⁺+18e^‒=C₃H₈O+5H₂O．