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    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(g)、CO(g)和CH3OH（1）的燃烧热△H分别为-285.8 kJ．、一283.0 kJ和一726.5．kJ 。请回答下列问题：

    （1）用太阳能分解10mol H2O(1)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，

    考查温度对反应的影响，实验结果如下图所示（注：、均大于300℃）：

    下列说法正确的是_______________（填序号）

    ①温度为时，从反应开始到反应达到平衡，生成甲醇的平均速率为：

    ②该反应在时的平衡常数比时的小

    ③该反应为放热反应

    ④处于A点的反应体系的温度从变到，达到平衡时增大

    （4）在温度时，将1mol CO2和3mol H2充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，若CO2的转化率为a，则此时容器内的压强与起始压强之比为___________。

    （5）在直接以甲醇为燃料的燃料电池中，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lmol甲醇所能产生的最大电能为701.8kJ，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）。

     

    【答案】

     

    （1）2 858

    （2）CH3OH（1）＋O2(g)===CO(g)＋2H2O（1）   ΔH＝－443.5 kJ/mol

    （3） ③④ 

    （4） 1-α/2

    （5） CH3OH+H2O=CO2+6H＋+6e-   O2+6H＋+6e-=3H2O   96.6%

    【解析】

    试题分析：(1)由H2（g）的燃烧热△H为-285.8kJ·mol-1知，1mol H2（g）完全燃烧生成1mol H2O（1）放出热量285.8kJ，即分解1mol H2O（1）为1mol H2（g）消耗的能量为285.8kJ，分解10mol H2O（1）消耗的能量为2858kJ。

    （2）写出燃烧热的热化学方程式：

    CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)     △H=-283.0kJ·mol-1            ①

    CH3OH（1）+3/2O2(g)=CO2(g)+2 H2O（1）  △H=-726.5kJ·mol-1            ②

    用②-①得：CH3OH（1）+ O2(g)=CO(g)+2 H2O（1）     △H=-443.5kJ·mol-1

    （3）根据题给图像分析可知，T2的反应速率大于T1，由温度升高反应速率增大可知T2>T1，因温度升高，平衡时CH3OH的物质的量减少，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，T1时的平衡常数比T2时的大，③、④正确，②错误。①中反应速率的单位错误，应为mol·min-1，①错误；选③④。

     （4）利用化学平衡的三段模式法计算：

    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：(4-2a)/4=1-a/2

    （5）燃料电池是原电池的一种，负极失电子，发生氧化反应；正极得电子，发生还原反应，在酸性介质中，甲醇燃料电池的负极反应式为CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H＋，正极反应式为 O2+6H＋+6e-=3H2O。该电池的理论效率为消耗1mol甲醇所能产生的最大电能与其燃烧热之比，为702.1/726.5=96.6%。

    考点：考查化学反应中的能量变化与化学平衡有关问题。

     

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    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    （2011?江西）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（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
    2858
    2858
    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
    CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-443.5kJ?mol-1
    CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-443.5kJ?mol-1
    ；
    （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，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
    ③④
    ③④
    （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）=
    nA
    tA
    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
    （4）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a，则容器内的压强与起始压强之比为
    2-a
    2
    2-a
    2
    ；
    （5）在直接以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为
    CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+
    CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+
    ，正极的反应式为
    3
    2
    O2+6H++6e-=3H2O
    3
    2
    O2+6H++6e-=3H2O
    ．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
    96.6%
    96.6%
    （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）．

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    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．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
    2858
    2858
    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
    CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2 H2O（l）△H=-443.5kJ?mol-1
    CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2 H2O（l）△H=-443.5kJ?mol-1
    ；
    （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，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
    ③④
    ③④
    （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）=
    nA
    tA
     
    nA
    tA
    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1mol CO2和3mol H2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
    1-
    a
    2
    1-
    a
    2
    ．

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    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（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5mol水消耗的能量是
    1429
    1429
    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
    CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2 H2O（l）△H=-443.5kJ?mol-1
    CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2 H2O（l）△H=-443.5kJ?mol-1
    ；
    （3）在容积为2L的密闭容器中，由CO2和H2合成甲醇，在其他条件不变得情况下，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
    ②④
    ②④
    （填序号）
    ①度为T1时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均速率为：v（CH3OH）=
    nA
    tA
    mol?L-1?min-1
    ②该反应为放热反应
    ③该反应在T1时的平衡常数比T2时的小
    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
    （4）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a，则容器内的压强与起始压强之比为
    （2-a）：2
    （2-a）：2
    ．

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    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（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
    2858
    2858
    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
    CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-443.5kJ/mol
    CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-443.5kJ/mol
    ；
    （3）在容积为2L的密闭容器中，由CO2和H2合成甲醇，在其他条件不变得情况下，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
    ③④
    ③④
    （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）=
    nA
    tA
    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
    （4）在T1温度时，将1mol CO2和3mol H2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
    2-a
    2
    2-a
    2
    ．

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    碳是化合物种类最多的元素，其单质及化合物是人类生产生活的主要能源物质．
    （1）使Cl2和H2O（g）通过灼热的炭层，生成HCl和CO2，当有1molCl2参与反应时释放出145KJ热量，写出该反应的热化学方程式
    2Cl2（g）+2H2O（g）+C（s）=4HCl（g）+CO2（g）△H=-290.0kJ?mol-1
    2Cl2（g）+2H2O（g）+C（s）=4HCl（g）+CO2（g）△H=-290.0kJ?mol-1

    （2）科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与CO2反应生成甲醇．已知H2（g）、CO（g）和CH3OH（l）的燃烧热分别为285.8KJ/mol-1、283.0kJ?mol-1和726.5kJ?mol-1．则：①利用太阳能分解10mol水消耗的能量是
    2858
    2858
     kJ．
    ②甲醇不完全燃烧生成CO和液态水的热化学方程式为
    CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-443.5kJ?mol-1
    CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-443.5kJ?mol-1

    （3）某反应的反应过程中能量变化如图 所示（图中E1 表示正反应的活化能，E2 表示逆反应的活化能）．下列有关叙述正确的是
    ACD
    ACD

    A．该反应为吸热热反应
    B．催化剂能改变该反应的焓变
    C．催化剂能降低该反应的活化能
    D．逆反应的活化能小于正反应的活化能．

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