Question

【題目】由于溫室效應(yīng)和資源短缺等問(wèn)題，如何降低大氣中的CO2含量并加以開發(fā)利用，引起了各國(guó)的普遍重視。目前工業(yè)上有一種方法是用CO2生產(chǎn)燃料甲醇：在容器為1L的密閉容器中充入1molCO2和3molH2 ，平衡時(shí)CO2的物質(zhì)的量為0.25mol，CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。該反應(yīng)進(jìn)行過(guò)程中能量的變化(單位為kJ·mol-1)如圖所示。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）觀察圖象可知上述反應(yīng)過(guò)程中，斷裂反應(yīng)物中的化學(xué)鍵吸收的總能量______(填“大于”“小于”或“等于”)形成生成物中的化學(xué)鍵釋放的總能量。

（2）甲醇的結(jié)構(gòu)類似于乙醇，試寫出甲醇的結(jié)構(gòu)式：__________。甲醇分子中的化學(xué)鍵類型是________(填“離子鍵”或“共價(jià)鍵”)。

（3）科研人員開發(fā)出一種新型甲醇燃料電池。其電解質(zhì)溶液是KOH溶液，在該電池的負(fù)極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是__________，發(fā)生的是__________(填"氧化"或"還原")反應(yīng)。

（4）欲使合成甲醇的化學(xué)反應(yīng)速率加快，請(qǐng)寫出兩條措施：___________________

（5）平衡時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率為__________平衡時(shí)混合氣體中CH3OH(g)的體積分?jǐn)?shù)為__________。

（6）下列事實(shí)能表明該反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)的是（_______）(填序號(hào))

A.CO2(g)的濃度不再發(fā)生變化

B.單位時(shí)間內(nèi)消耗1mol CO2的同時(shí)生成3mol H2

C.在一個(gè)絕熱的容器中，混合物的溫度不再發(fā)生變化

D.在一個(gè)容積固定的容器內(nèi)，壓強(qiáng)不再發(fā)生變化

Answer 1

【答案】小于 共價(jià)鍵 甲醇（或CH3OH） 氧化 升高溫度、增大反應(yīng)物濃度、增大壓強(qiáng)等 75% 30% ABCD

【解析】

（1）由圖像可知，該反應(yīng)中反應(yīng)物總能量高于生成物總能量，因此屬于放熱反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中，斷裂反應(yīng)物中的化學(xué)鍵吸收的總能量小于形成生成物中的化學(xué)鍵釋放的總能量；

（2）乙醇結(jié)構(gòu)式為：，甲醇與乙醇結(jié)構(gòu)類似，均屬于醇類，因此甲醇的結(jié)構(gòu)式為：；甲醇屬于分子化合物，分子中化學(xué)鍵均屬于共價(jià)鍵；

（3）甲醇燃料電池以KOH溶液為電解質(zhì)，負(fù)極上甲醇發(fā)生氧化反應(yīng)生成Na2CO3，電極反應(yīng)式為：；

（4）升高溫度、增大反應(yīng)物濃度、增大壓強(qiáng)等均能增大合成甲醇的化學(xué)反應(yīng)速率；

（5）平衡時(shí)CO2的物質(zhì)的量為0.25mol，根據(jù)化學(xué)計(jì)量數(shù)可知，平衡時(shí)H2的物質(zhì)的量為[3-(1-0.25)×3]mol=0.75mol，則H2的轉(zhuǎn)化率為；由化學(xué)計(jì)量數(shù)以及CO2轉(zhuǎn)化量可知，平衡時(shí)CH3OH(g)、H2O(g)的物質(zhì)的量為0.75mol，則平衡時(shí)混合氣體中CH3OH(g)的體積分?jǐn)?shù)為；

（6）A．CO2(g)的濃度不再發(fā)生變化，可說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，即反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)，故A符合題意；

B．根據(jù)化學(xué)計(jì)量數(shù)可知，單位時(shí)間內(nèi)消耗1mol CO2的同時(shí)會(huì)消耗3mol H2，若同時(shí)生成3mol H2，則說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，即反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)，故B符合題意；

C．該反應(yīng)正向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，在一個(gè)絕熱的容器中，混合物的溫度不再發(fā)生變化，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，即該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C符合題意；

D．該反應(yīng)正向?yàn)闅怏w物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，在恒容容器中，氣體壓強(qiáng)之比等于氣體總物質(zhì)的量之比，當(dāng)容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化，說(shuō)明氣體的物質(zhì)的量不再變化，可說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)，故D符合題意；

故答案為：ABCD。