（2012•龙岩二模）为解决能源短缺及环境污染，许多国家研究用甲醇（有毒、对许多金属有腐蚀性）替代汽油做汽车燃料．汽油与甲醇燃烧的热化学方程式如下：2C8H18（l）+25O2（g）=16CO2（g

Question

（2012•龙岩二模）为解决能源短缺及环境污染，许多国家研究用甲醇（有毒、对许多金属有腐蚀性）替代汽油做汽车燃料．汽油与甲醇燃烧的热化学方程式如下：
2C₈H₁₈（l）+25O₂（g）=16CO₂（g）+18H₂O（l）；△H=-a kJ•mol^-1
2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）；△H=-b kJ•mol^-1
根据要求，回答下列问题：
（1）工业合成甲醇的一种途径中，各物质间的转化关系如图1．已知M是含有10个电子的分子，X为单质、Y为化合物，均是还原性的气体．反应（I）的化学方程式为

CH₄+H₂O

一定条件下

CO+3H₂

CH₄+H₂O

一定条件下

CO+3H₂

．
（2）将2.0mol M和2.0mol H₂O（g）通入100L的密闭容器中，在一定条件下发生反应（I），测得在一定的压强下M的转化率与温度的关系如图2．
①假设T₁℃时达到平衡所需的时间为5min，则用H₂O（g）表示该反应的平均反应速率为______mol•L^-1•min^-1．
②T₁℃时反应（I）的平衡常数为______．
③反应（I）的△H______0（填“＞”或“＜”）．
（3）汽车汽油机工作时，先吸入雾状燃料（可看作气体）与空气的混合气，经压缩点燃后，产生动力驱动汽车运行．若用甲醇替代汽油做汽车燃料，需改造汽油机．
①改造之一是调整汽油机控制系统，以调整混合气中燃料与空气之配比．若改造前吸入汽油机的混合气中汽油（雾状）与空气体积比为m，改造后吸入汽油机的混合气中甲醇（雾状）与空气体积比为n．则n______m（填“＜”、“＞”或“=”）．
②请根据甲醇和汽油的性质差异，预测汽油机还需改造的一个问题，并作出解释：
需要解决的问题：______；解释：______．
（4）若使用汽油、甲醇作汽车燃料时效率相同．试估算：汽油机工作时，相同质量的汽油与甲醇所提供给汽车的能量之比为

(16a)/(57b)

(16a)/(57b)

．

Answer 1

（1）根据转化关系图和元素守恒可知M含有碳元素，已知M是含有10个电子的分子，所以M为CH₄，X为单质、Y为化合物，均是还原性的气体，则X为H₂，Y为CO，所以反应的化学方程式为：CH₄+H₂O

一定条件下

CO+3H₂；
故答案为：CH₄+H₂O

一定条件下

CO+3H₂；
（2）①设参加反应的甲烷的物质的量为xmol，
                CH₄ +H₂O

一定条件下

   CO+3H₂
起始量（mol）：2        2              0      0
转化量（mol）：x        x              x      3x
平衡量（mol）：2-x      2-x             x      3x
已知平衡时CH₄的转化率为50%，则 (x)/(2)×100%=50%，所以x=1，△c（H₂O）=(1mol)/(100L)=0.01mol/L，v（H₂O）=(△c)/(t)=(0.01mol/L)/(5min)=2.0×10^-3mol•L^-1•min^-1；
故答案为：2.0×10^-3；
②平衡时各物质的浓度分别为：c（CH₄）=(1mol)/(100L)=0.01mol/L，c（H₂O）=(1mol)/(100L)=0.01mol/L，c（CO）=(1mol)/(100L)=0.01mol/L，c（H₂）=(3mol)/(100L)=0.03mol/L，
所以平衡常数为：K=(c(CO)•c3(H2))/(c(CH4)•c(H2O))=(0.01×0.032)/(0.01×0.01)=2.7×10^-3；
故答案为：2.7×10^-3；
③根据图象可知温度越高，甲烷的转化率越大，说明升高温度平衡向正方向移动，所以正方向为吸热反应，即△H＞0；
故答案为：＞；
（3）①根据燃烧方程可知，等物质的量的汽油完全燃烧与甲醇完全燃烧相比较，汽油消耗的氧气多，所以改造前吸入汽油机的混合气中汽油（雾状）与空气体积比小于改造后吸入汽油机的混合气中甲醇（雾状）与空气体积比，即m＜n，