研究CO2、CO的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义，CO2、CO都可用于合成甲醇．（1）CO2用于合成甲醇的热化学方程式为：CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）△H①该反应的平衡常数表达

Question

研究CO₂、CO的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义，CO₂、CO都可用于合成甲醇．

（1）CO₂用于合成甲醇的热化学方程式为：CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）+H₂O（g）△H
①该反应的平衡常数表达式为K=___．
②取一定体积CO₂和H₂的混合气体（物质的量之比为1：3），加入恒容密闭容器中发生上述反应，反应过程中测得甲醇的体积分数φ（CH₃OH）与反应温度T的关系如1图所示，则该反应的△H___0（填“>”、“<”或“=”）．
③科学家现正研发的以实现CO₂转化为甲醇在常温常压下进行的装置如图2所示，写出甲槽的电极反应式___．
（2）CO用于合成甲醇的热化学方程式为：CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g）△H，在压强为0.1MPa、温度为300℃条件下，将a mol CO与2a mol H₂的混合气体在催化剂作用下发生下面反应2生成甲醇，下列图象如图4正确且说明可逆反应达到平衡状态的是___．（填序号）

（3）以CH₄和H₂O为原料，也可通过下列反应1和反应2来制备甲醇．
反应1：CH₄（g）+H₂O（g）⇌CO（g）+3H₂（g）△H=+206.0kJ•mol^-1
反应2：CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g）△H=-129.0kJ•mol^-1
①CH₄（g）与H₂O（g）反应生成CH₃OH（g）和H₂（g）的热化学方程式为___．
②已知：在700℃，1MPa时，1mol CH₄与1mol H₂O在1L密闭容器中发生反应1，6min达到平衡（如图3），此时CH₄的转化率为___．根据图3分析，由第一次平衡到第二次平衡，平衡向___方向移动（填“正反应”或“逆反应”），采取的措施可能是___．

Answer 1

（1）①二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向，将CO₂转化为甲醇的热化学方程式为：CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）+H₂O（g），其平衡常数K=(c(CH3OH)•c(H2O))/(c(CO2)•c3(H))，
故答案为：(c(CH3OH)•c(H2O))/(c(CO2)•c3(H))；
②根据图象可知达到平衡后，温度越高，甲醇的体积分数φ（CH₃OH）越小，说明升高温度平衡逆移，则正反应方向为放热反应，则△H<0，
故答案为：<；
③根据图2，甲槽为CO₂得电子发生还原反应生成CH₃OH，反应式为CO₂+6e^-+6H⁺═CH₃OH+H₂O，
故答案为：CO₂+6e^-+6H⁺═CH₃OH+H₂O；
（2）A．在一定的时间后，氢气含量不变为平衡状态，故A正确；
B..在一定的时间后，温度不变为平衡状态，故B正确；
C．反应的焓变与反应是否达平衡无关，故C错误；
D．反应条件为恒压，故压强不变不能判断反应是否达平衡，故D错误．
故答案为：AB；
（3）①根据盖斯定律：1：CH₄ （g）+H₂O （g）=CO （g）+3H₂ （g）△H=+206.0kJ•mol^-1
2：CO （g）+2H₂ （g）=CH₃OH （g）△H=-129.0kJ•mol^-1
依据盖斯定律，1+2得到：CH₄（g）+H₂O（g）=CH₃OH （g）+H₂（g））△H=+77kJ•mol^-1，
故答案为：CH₄（g）+H₂O（g）=CH₃OH （g）+H₂（g））△H=+77kJ•mol^-1；
②CH₄（g）+H₂O（g）

高温

催化剂

CO₂（g）+3H₂（g）
起始（mol/L）：1        1           0        0
变化（mol/L）：0.8       0.8        0.8      2.4
平衡（mol/L）：0.2       0.2        0.8      2.4
此时CH₄的转化率为(0.8)/(1)×100%=80%；
由图3可知，在7min时，氢气的浓度增大了一倍，可能是缩小体积为原来的(1)/(2)或增加了等量的氢气，无论是增大压强，还是增大氢气的浓度，平衡均是逆向移动，
故答案为：80%；逆反应；将容器体积缩小为原来的(1)/(2)或加入等量的氢气．