Question

科学家利用太阳能分解水生成的H2在催化剂作用下与CO2反应生成甲醇（CH3OH），并开发出直接以甲醇为燃料的

科学家利用太阳能分解水生成的H2在催化剂作用下与CO2反应生成甲醇（CH3OH），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）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，温度对反应的影响结果如右上图所示，则下列有关说法正确的是______（填序号）．A．该反应为放热反应B．该反应在T1时的平衡常数比T2时的小C．T1时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均化学反应速率为υ（CH3OH）=nA/t2mol?min-1D．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（4）在直接以甲醇为燃料的燃料电池中，电极为惰性电极，电解质溶液为稀H2SO4，则负极的电极反应式为______．

Answer 1

（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）由CO（g）和CH₃OH（l）的燃烧热△H分别为-283.0kJ?mol^-1和-726.5kJ?mol^-1，则
①CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0kJ?mol^-1 
②CH₃OH（l）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）+2 H₂O（l）△H=-726.5kJ?mol^-1 
由盖斯定律可知，②-①得反应CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2 H₂O（l），则△H=-726.5kJ?mol^-1-（-283.0kJ?mol^-1）=-443.5kJ?mol^-1，
故答案为：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2 H₂O（l）△H=-443.5kJ?mol^-1；
（3）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；
A、依据图象分析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，故A正确；
B、正反应为放热反应，根据题给图象分析可知，T₂先达到平衡则T₂＞T₁，升高温度，平衡向逆反应方向移动，该反应在T₁时的平衡常数比T₂时的大，故B错误；
C、v（CH₃OH）=

nA 2L

tA

=

nA

2tA

mol/L?min，故C错误；
D、处于A点的反应体系从T₁变到T₂，升高温度，平衡向逆反应方向移动，达到平衡时，氢气物质的量增大、甲醇的物质的量减小，故

n(H2)

n(CH3OH)

增大，故D正确；
故答案为：AD；
（4）酸性条件下，负极上燃料甲醇失电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺，
故答案为：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺．