Question

利用太阳能分解水产生H₂，在催化剂作用下H₂与CO₂反应合成CH₃OH，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知：H₂(g)+1/2O₂(g)=H₂O(l) ΔH=－285.8 kJ·mol^－1、

CH₃OH(l)+ 3/2O₂(g)= CO₂ (g)+ 2H₂O(l)  ΔH=－726.5 kJ·mol^－1、

CO(g) +1/2O₂(g)= CO₂ (g)  ΔH=－283.0 kJ·mol^－1   请回答下列问题：

⑴ 用太阳能分解18g水，需要消耗的能量为     ▲      kJ。

⑵ 液态CH₃OH不完全燃烧生成CO和液态H₂O的热化学方程式为      ▲        。

⑶ CO₂合成燃料CH₃OH是碳减排的新方向。在容积为2 L的密闭容器中，充2 mol CO₂和6 mol H₂，由CO₂和H₂合成甲醇，反应式：CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)，在其他条件不变的情况下，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 ℃)：

①下列说法正确的是      ▲       

A．温度为T₂时，从反应开始到平衡，生成甲醇

的平均速率为:  v(CH₃OH)＝n_B/t_B  mol·(L·min)^－1

B．T₂＞T₁，T₂平衡时，甲醇产量变少，所以该反应为放热反应  

C．该反应在T₂时的平衡常数比T₁时的平衡常数大

D．处于A点的反应体系从T₁变到T₂，平衡逆向移动

②能判断该反应已达化学反应限度标志的是     ▲    （填字母）。

A．H₂的百分含量保持不变          B．容器中CO₂ 浓度与H₂浓度之比为1: 3

C．容器中混合气体的密度保持不变      D．CO₂消耗速率与CH₃OH生成速率相等

⑷科学家致力于CO₂的“组合转化”技术研究，如将CO₂和H₂以体积比1∶4比例混合通入反应器，适当条件下，反应可获得一种能源。完成以下化学方程式，就能知道该种能源。

CO₂＋4H₂  2H₂O ＋ 　  ▲     。

⑸ 在直接以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性，总反应式为：2CH₃OH + 3O₂＝2CO₂＋4H₂O，则正极的反应式为       ▲       ；负极的反应式为      ▲       。

Answer 1

(1) 285.8 （3分）  

⑵ CH₃OH(l) + O₂(g)＝CO(g) + 2H₂O(l)  ΔH=－443.5 kJ·mol^－1（3分）

⑶ ① BD（2分）   ② A （2分）       (4) CH₄ （2分）    

⑸ 4H⁺+O₂+4e^- = 2H₂O（2分）、   CH₃OH+H₂O-6e^- = CO₂+6H⁺（2分）