摘要：科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇.并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池.已知H2和CH3OH(l)的燃烧热△H分别为-285.8kJ·mol-1.-283.0kJ·mol-1和-726.5kJ·mol-1.请回答下列问题: (1)用太阳能分解10mol水消耗的能量是 kJ, (2)甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为 , (3)在溶积为2L的密闭容器中.由CO2和H2合成甲醇.在其他条件不变得情况下.考察温度对反应的影响.实验结果如下图所示(注:T1.T2均大于300℃), 下列说法正确的是 ①温度为T1时.从反应开始到平衡.生成甲醇的平均速率为:v(CH3OH)=mol·L-1·min-1 ②该反应在T1时的平衡常数比T2时的小 ③该反应为放热反应 ④处于A点的反应体系从T1变到T2.达到平衡时增大 (4)在T1温度时.将1molCO2和3molH2充入一密闭恒容器中.充分反应达到平衡后.若CO2转化率为a,则容器内的压强与起始压强之比为 , (5)在直接以甲醇为燃料电池中.电解质溶液为酸性.负极的反应式为 .正极的反应式为 .理想状态下.该燃料电池消耗1mol甲醇所能产生的最大电能为702.1kJ,则该燃料电池的理论效率为 (燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比) 解析:(1)氢气的燃烧热是-285.8kJ·mol-1.即每生成1mol的水就放出285.8kJ的能量.反之分解1mol的水就要消耗285.8kJ的能量.所以用太阳能分解10mol水消耗的能量是2858kJ, 和CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式 ①CO(g)+1/2O2(g)＝CO2(g) △H＝-283.0kJ·mol-1, ②CH3OH(l) +3/2O2(g)＝CO2(g)+2 H2O(l) △H＝-726.5kJ·mol-1, 可知②-①得到CH3OH(l) +O2+2 H2O(l) △H＝-443.5kJ·mol-1, (3)CO2和H2合成甲醇的化学方程式为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g).由图像可知B曲线先得到平衡.因此温度T2＞T1.温度高平衡时甲醇的物质的量反而低.说明正反应是放热反应.升高温度平衡向逆反应方向移动.不利于甲醇的生成.平衡常数减小.即②错③正确,温度为T1时.从反应开始到平衡.生成甲醇的物质的量为mol.此时甲醇的浓度为.所以生成甲醇的平均速率为:v(CH3OH)= mol·L-1·min-1.因此①不正确,因为温度T2＞T1.所以A点的反应体系从T1变到T2时.平衡会向逆反应方向移动.即降低生成物浓度而增大反应物浓度.所以④正确. . (5)在甲醇燃料电池中.甲醇失去电子.氧气得到电子.所以负极的电极反应式是CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+.正极的电极反应式是3/2O2+6e-+6H+=3H2O,甲醇的燃烧热是-726.5kJ·mol-1.所以该燃料电池的理论效率为. 答案:CH3OH(l) +O2+2 H2O(l) △H＝-443.5kJ·mol-1, 1-a/2, (5)CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+.3/2O2+6e-+6H+=3H2O.96.6%

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