由于溫室效應和資源短缺等問題，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。一定條件下發(fā)生反應：
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，圖1表示該反應過程中能量(單位為kJ·mol—1)的變化。

（1）寫出該反應的熱化學方程式                                        。
（2）關(guān)于該反應的下列說法中，正確的是          。
A．△H＞0，△S＞0   B．△H＞0，△S＜0     C．△H＜0，△S＜0      D．△H＜0，△S＞0
（3）該反應的平衡常數(shù)K的表達式為：               。
（4）溫度降低，平衡常數(shù)K           （填“增大”、 “不變”或“減小”）。
（5）為探究反應原理，現(xiàn)進行如下實驗：在體積為1 L的密閉容器中，充入1 molCO2和3 molH2，測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖2所示。從反應開始到平衡，用氫氣濃度變化表示的平均反應速率v (H2)＝                     。
（6）下列措施中能使增大的有           。
A．升高溫度
B．加入催化劑
C．將H2O(g)從體系中分離
D．體積不變，充入He(g)使體系總壓強增大

（1）CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O (g)  △H＝－（n-m）kJ?mol?1（2分）
（2）C（1分）    （3） （1分）
（4）增大（1分）  （5）0.225mol/（L·min）（1分）    （6）C（1分）

解析試題分析：（1）該工業(yè)方法制取甲醇原理為二氧化碳與氫氣反應生成甲醇和水，根據(jù)圖像可知，反應物的總能量高于生成物的總能量，因此該反應是放熱反應。反應熱等于反應物的總能量和生成物總能量的差值，因此該反應的熱化學方程式為CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O (g)  △H＝－（n-m）kJ?mol?1。
（2）由圖1可知，反應物的總能量高于生成物的總能量，該反應為放熱反應，即△H＜0；由方程式可知，該反應正反應是氣體的物質(zhì)的量減小的反應，故正反應為熵減過程，即△S＜0，所以答案選C。
（3）化學平衡常數(shù)是在一定條件下，當可逆反應達到平衡狀態(tài)時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值，所以根據(jù)可逆反應可逆反應CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O (g)可知，該可逆反應的平衡常數(shù)K＝。
（4）該反應正反應是放熱反應，降低溫度平衡向正反應移動，平衡常數(shù)增大。
（5）由圖2可知，10min達平衡時甲醇的濃度變化量為0.75mol/L，所以v（CH3OH）＝＝0.075mol?L-1?min-1。又因為反應速率之比等于化學計量數(shù)之比，因此v（H2）＝3v（CH3OH）＝0.075mol?L-1?min-1×3＝0.225mol?L-1?min-1。
（6）使增大，改變條件使平衡向正反應移動即可。但只增大二氧化碳的濃度會使該比值減小，則A、升高溫度，平衡向逆反應移動，減小，故A錯誤；B、加入催化劑，平衡不移動，不變，故B錯誤；C、將H2O（g）從體系中分離，平衡向正反應移動，增大，故C正確；D、充入He（g），壓強增大，但反應混合物的濃度不變，平衡不移動，不變，故D錯誤；答案選C。
考點：考查熱化學方程式的書寫、外界條件對平衡狀態(tài)和平衡常數(shù)的影響、反應速率的計算等

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中化學 來源： 題型：填空題

化學反應過程中發(fā)生物質(zhì)變化的同時，常常伴有能量的變化。這種能量的變化常以熱量的形式表現(xiàn)出來，叫做反應熱。由于反應的情況不同，反應熱可以分為許多種，如燃燒熱和中和熱等。
（1）下列 △ H 表示物質(zhì)燃燒熱的是          （填字母編號）。

（2）依據(jù)上述熱化學方程式，稀硝酸與氫氧化鉀溶液發(fā)生中和反應的熱化學方程式為                                      （其中熱效應從上述 △H1 ~△H7盡中選�。�。
（3）中和熱的測定是高中化學的定量實驗之一。 50 mL0.50 mol/L 鹽酸與 50 mL 0.55 mol/L NaOH 溶液在如圖所示的裝置中進行中和反應。通過測定反應過程中所放出的熱量可計算中和熱。從實驗裝置上看，圖中尚缺少的一種儀器是。大燒杯上如不蓋硬紙板，求得的中和熱數(shù)值將會（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）。

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

人類活動產(chǎn)生的CO2長期積累，威脅到生態(tài)環(huán)境，其減排問題受到全世界關(guān)注。
（1）工業(yè)上常用高濃度的K2CO3溶液吸收CO2，得溶液X，再利用電解法使K2CO3溶液再生，其裝置示意圖如下：

在陽極區(qū)發(fā)生的反應包括                    和H ++ HCO3-=H2O+CO2↑。
簡述CO32-在陰極區(qū)再生的原理                。
（2）再生裝置中產(chǎn)生的CO2和H2在一定條件下反應生成甲醇等產(chǎn)物，工業(yè)上利用該反應合成甲醇。
已知：25 ℃，101 KPa下：
H2(g)+1/2 O2(g)=H2O(g)  Δ H1=" -242" kJ/mol
CH3OH(g)+3/2 O2(g)=CO2 (g)+2 H2O(g)  Δ H2=" -676" kJ/mol
寫出CO2和H2生成氣態(tài)甲醇等產(chǎn)物的熱化學方程式          。
下面表示合成甲醇的反應的能量變化示意圖，其中正確的是     （填字母序號）。

a                    b                   c                   d
（3）微生物燃料電池是一種利用微生物將化學能直接轉(zhuǎn)化成電能的裝置。已知某種甲醇
微生物燃料電池中，電解質(zhì)溶液為酸性，示意圖如下：

該電池外電路電子的流動方向為           （填寫“從A到B”或“從B到A”）。
工作結(jié)束后，B電極室溶液的pH與工作前相比將         （填寫“增大”、“減小”或“不變”，溶液體積變化忽略不計）。
A電極附近甲醇發(fā)生的電極反應式為            。

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

100℃時，在1L恒溫恒容的密閉容器中，通入0.1 mol N2O4，發(fā)生反應：N2O4(g) 2NO2(g);△H=" +57.0" kJ·mol-1，NO2和N2O4的濃度如圖甲所示。NO2和N2O4的消耗速率與其濃度的關(guān)系如乙圖所示，

（1）在0～60s內(nèi)，以N2O4表示的平均反應速率為                    mol·L-1·s-1。
（2）根據(jù)甲圖中有關(guān)數(shù)據(jù)，計算100℃時該反應的平衡常數(shù)K1=              =0.36mol.L-1.S-1
若其他條件不變，升高溫度至120℃，達到新平衡的常數(shù)是k2，則k1       k2（填“＞”、“＜”或“＝”）。（3）反應進行到100s時，若有一項條件發(fā)生變化，變化的條件可能是                   。
A．降低溫度  B．通入氦氣使其壓強增大   C．又往容器中充入N2O4  D．增加容器體積
（4）乙圖中, 交點A表示該反應的所處的狀態(tài)為             。
A．平衡狀態(tài)     B．朝正反應方向移動     C．朝逆反應方向移動     D．無法判斷
（5）已知N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)         △H=" +67.2" kJ·mol-1
N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)  △H=" -534.7" kJ·mol-1
N2O4(g) 2NO2(g)          △H=" +57.0" kJ·mol-1
則2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g)      △H=           kJ·mol-1

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

臭氧可用于凈化空氣、飲用水消毒、處理工業(yè)廢物和作為漂白劑。
（1）臭氧幾乎可與除鉑、金、銥、氟以外的所有單質(zhì)反應。如：
6Ag(s)+O3(g)= 3Ag2O(s)；        △H=－236kJ·mol-1，
已知：2Ag2O(s)= 4Ag(s)+O2(g)；        △H=" +62" kJ·mol-1，
則O3轉(zhuǎn)化為O2的熱化學方程式為________________________________________________。
（2）臭氧在水中易分解，臭氧的濃度減少一半所需的時間如下表所示。

由上表可知pH增大能加速O3分解，表明對O3分解起催化作用的是__________(填微粒符號)。
（3）電解法臭氧發(fā)生器具有臭氧濃度高、成分純凈、在水中溶解度高的優(yōu)勢，在醫(yī)療、食品加工與養(yǎng)殖業(yè)及家庭方面具有廣泛應用前景�？茖W家P．Tatapudi等人首先使用在酸性條件下電解水的方法制得臭氧。
臭氧在陽極周圍的水中產(chǎn)生，其電極反應式為_______________________；陰極附近的氧氣則生成過氧化氫，其電極反應式為_______________________。

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

(14分) 能源短缺是人類社會面臨的重大問題。甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應用前景。
（1）工業(yè)上一般采用下列兩種反應合成甲醇：
反應I：  CO(g) ＋ 2H2(g)   CH3OH(g) 
反應II： CO2(g) ＋ 3H2(g)   CH3OH(g)  +  H2O(g) 
上述反應符合“原子經(jīng)濟”原則的是                  （填“I”或“Ⅱ”）。
（2）已知在常溫常壓下：
① 2CH3OH(l) ＋ 3O2(g) ＝ 2CO2(g) ＋ 4H2O(g)   ΔH ＝－1275.6 kJ／mol
② 2CO (g)+ O2(g) ＝ 2CO2(g)  ΔH ＝－566.0 kJ／mol
③ H2O(g) ＝ H2O(l)  ΔH ＝－44.0 kJ／mol
則CH3OH(l)+ O2(g) ＝ CO(g) + 2H2O(l) ΔH＝               
（3）某實驗小組依據(jù)甲醇燃燒的反應原理，設(shè)計如下左圖所示的電池裝置。
①      該電池負極的電極反應為                          。
② 工作一段時間后，測得溶液的pH                   （填增大、不變、減�。�。
③用該電池作電源，組成如下右圖所示裝置(a、b、c、d均為石墨電極)，甲容器裝250mL0.04mol/LCuSO4溶液，乙容器裝300mL飽和NaCl溶液，寫出c電極的電極反應        ，常溫下，當300mL乙溶液的pH為13時，斷開電源，則在甲醇電池中消耗O2的體積為                  mL(標準狀況) ，電解后向甲中加入適量下列某一種物質(zhì)，可以使溶液恢復到原來狀態(tài)，該物質(zhì)是           (填寫編號) 。

A．CuO B．CuCO3　　 C．Cu(OH)2 D．Cu2(OH)2CO3

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

（1）在298K時，1molCH4在氧氣中完全燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水，放出熱量890.0 kJ。寫出該反應的熱化學方程式                         �，F(xiàn)有CH4和CO的混合氣體0.75mol，完全燃燒后，生成CO2氣體和18克液態(tài)水，并放出515kJ熱量，則CH4和CO的物質(zhì)的量分別為       、      mol.
（2）利用該反應設(shè)計一個燃料電池：用氫氧化鉀溶液作電解質(zhì)溶液，多孔石墨做電極，在電極上分別通入甲烷和氧氣。通入甲烷氣體的電極應為     極（填寫“正”或“負”），該電極上發(fā)生的電極反應是      （填字母代號）。
a. CH4—e- + 2O2 ="=" CO2 + 2H2O   
b. CH4—8e- + 10OH- ="=" CO32- + 7H2O
c. O2 + 2H2O + 4 e- ="=" 4OH-  
d. O2—4 e- + 4H+ ="=" 2H2O
（3）在如圖所示實驗裝置中，石墨棒上的電極反應式為                ；如果起始時盛有1000mL pH=5的硫酸銅溶液（25℃，CuSO4足量），一段時間后溶液的pH變?yōu)?，此時可觀察到的現(xiàn)象是                     ；若要使溶液恢復到起始濃度（溫度不變，忽略溶液體積的變化），可向溶液中加入      （填物質(zhì)名稱），其質(zhì)量約為      。

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

到目前為止，由化學能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芑螂娔苋匀皇侨祟愂褂米钪饕哪茉础?br />（1）化學反應中放出的熱能（焓變，ΔH）與反應物和生成物的鍵能（E）有關(guān)。
已知：H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g) ΔH＝－185kJ/mol
E（H－H）＝436 kJ/mol，E（Cl－Cl）＝247 kJ/mol
則E（H－Cl）＝                                       ；
（2）已知：Fe2O3(s)＋3CO(g)＝2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH＝－25kJ/mol
3 Fe2O3(s)＋CO(g)＝2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH＝－47kJ/mol
Fe3O4(s)＋CO(g)＝3FeO(s)＋CO2(g) ΔH＝＋19kJ/mol
請寫出CO還原FeO的熱化學方程式：                           ；
最近，又有科學家制造出一種使用固體電解質(zhì)的燃料電池，其效率更高。一個電極通入空氣，另一個電極通入汽油蒸汽。其中固體電解質(zhì)是摻雜了Y2O3（Y：釔）的ZrO2（Zr：鋯） 固體，它在高溫下能傳導O2-離子（其中氧化反應發(fā)生完全）。以丁烷（C4H10）代表汽油。
①電池的正極反應式為                                               ____  ；
②放電時固體電解質(zhì)里的O2-離子的移動方向是向       極移動（填正或負）。 

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

研究NO2、SO2 、CO等大氣污染氣體的測量及處理具有重要意義。
（1）I2O5可使H2S、CO、HC1等氧化，常用于定量測定CO的含量。已知：
2I2(s)+5O2(g)＝2I2O5(s)         △H＝－75.56  kJ·mol－1
2CO(g)+O2(g)＝2CO2(g)       △H＝－566.0  kJ·mol－1
寫出CO(g)與I2O5(s)反應生成I2(s)和CO2(g)的熱化學方程式：                                     。
（2）一定條件下，NO2與SO2反應生成SO3和NO兩種氣體：NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)將體積比為1∶2的NO2、SO2氣體置于密閉容器中發(fā)生上述反應，下列能說明反應達到平衡狀態(tài)的是                     。
a．體系壓強保持不變
b．混合氣體顏色保持不變
c．SO3和NO的體積比保持不變
d．每消耗1molSO2的同時生成1molNO
測得上述反應平衡時NO2與SO2體積比為1∶6，則平衡常數(shù)K＝                 。
（3）從脫硝、脫硫后的煙氣中獲取二氧化碳，用二氧化碳合成甲醇是碳減排的新方向。將CO2轉(zhuǎn)化為甲醇的熱化學方程式為：CO2  (g)＋3H2(g)  CH3OH(g)＋H2O(g)   △H3
①取五份等體體積CO2和H2的的混合氣體 （物質(zhì)的量之比均為1：3），分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中，發(fā)生上述反應，反應相同時間后，測得甲醇的體積分數(shù)φ(CH3OH) 與反應溫度T的關(guān)系曲線如圖所示，則上述CO2轉(zhuǎn)化為甲醇反應的△H3                     0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

②在容積為1L的恒溫密閉容器中充入1molCO2和3molH2，進行上述反應。測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如下左圖所示。若在上述平衡體系中再充0.5molCO2和1.5mol水蒸氣（保持溫度不變），則此平衡將                       移動（填“向正反應方向”、“不”或“逆反應方向”）。
         
③直接甲醇燃料電池結(jié)構(gòu)如上右圖所示。其工作時負極電極反應式可表示為                      。

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