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;
(2)由CO(g)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(g)=CO(g)+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.
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(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:(1)2858; (2)CH3OH(l) +O2(g)=CO(g)+2 H2O(l)
△H=-443.5kJ·mol-1;
(3)③④; (4)1-a/2;
(5)CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+、3/2O2+6e-+6H+=3H2O、96.6%