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：（CO2+3H2═CH3OH+H2O），并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池．已知H2（g）、CO（g）和CH3OH（l）的燃烧热△H分-737查询网问答

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：（CO2+3H2═CH3OH+H2O），并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池．已知H2（g）、CO（g）和CH3OH（l）的燃烧热△H分

更新时间：2024-04-27 23:19:41

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问题描述：

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：（CO2+3H2═CH3OH+H2O），并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池．

已知H2（g）、CO（g）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）在容积为2L的密闭容器中，由CO2和H2合成甲醇，在其他条件不变的情况下，考察温度对反应的影响，实验结果如图所示（注：T1、T2均大于300℃）；下列说法正确的是______（填序号）

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）=nAtA 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n(H2)n(CH3OH)增大

（3）在T1温度时，将1molCO2和3molH2充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，若CO2转化率为α，则容器内的压强与起始压强之比为2−a2

2−a2

（用α表示）．

（4）已知甲醇燃烧的化学方程式为2CH3OH+3O2═2CO2+4H2O，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______．

秦品乐回答：

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　　（1）由H2（g）的燃烧热△H为-285.8kJ•mol-1知，1molH2（g）完全燃烧生成1molH2O（l）放出热量285.8kJ，　　即分解1mol H2O（l）为1mol H2（g）消耗的能量为285.8kJ，则分解10mol H2O（l）消耗的能量为285.8kJ×10=2858kJ，　　故答案为：2858；　　（2）根据题给图象分析可知，T2先达到平衡则T2＞T1，由温度升高反应速率增大可知T2的反应速率大于T1，　　又温度高时平衡状态CH3OH的物质的量少，则说明可逆反应CO2+3H2⇌CH3OH+H2O向逆反应方向移动，故正反应为放热反应，　　则T1时的平衡常数比T2时的大，③、④正确，②中该反应在T1时的平衡常数比T2时的大，则②错误，①中按照其计算速率的方法可知反应速率的单位错误，应为mol•min-1，则①错误，　　故答案为：③④；　　（3）由化学平衡的三段模式法计算可知，　　CO2 （g）+3H2（g）=CH3OH（g）+H2O（g）　　起始 1 3 0 0 　　变化 a 3 a a a 　　平衡 1-a 3-3a a a 　　根据相同条件下气体的压强之比等于物质的量之比，　　则容器内的压强与起始压强之比为(1−a+3−3a+a+a)1+3