Question

（15分）倡導(dǎo)“低碳經(jīng)濟(jì)”。降低大氣中CO2的含量，有利于解決氣候變暖的環(huán)境問題。

（1）工業(yè)上可用CO2來生產(chǎn)燃料甲醇。反應(yīng)原理為：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H<0.

一定溫度下，在體積為2L的恒容密閉容器中，充入2molCO2和6molH2.一定條件下發(fā)生反應(yīng)：測得CO2和CH3OH的濃度隨時(shí)間變化如圖所示。

①達(dá)到平衡時(shí)，CO2的轉(zhuǎn)化率= 。

②從反應(yīng)開始到平衡。氫氣的平均反應(yīng)速率V(H2)= mol/(L·min)。

③容器內(nèi)的平衡壓強(qiáng)與起始?jí)簭?qiáng)之比為 。

④保持容器容積不變，下列措施中能使平衡體系中n(CH3OH)/n(CO2)增大的是 。

A.升高溫度 B.充入He（g），使體系壓強(qiáng)增大

C.將H2O(g)從體系中分離出來 D.再充入1molCO2和3molH2

⑤某同學(xué)依據(jù)甲醇燃燒的反應(yīng)原理，設(shè)計(jì)如上圖所示的電池裝置，a、b均為惰性電極。使用時(shí)，空氣從 口通入（填“A”或“B”）：a極的電極反應(yīng)式為 。

（2）將一定量的CO2氣體通入NaOH溶液中，再向所得溶液中逐滴加入鹽酸，邊加邊振蕩至過量，產(chǎn)生的氣體與HCl物質(zhì)的量關(guān)系如上圖所示（忽略氣體的溶解和HCl的揮發(fā)）。請(qǐng)回答：O點(diǎn)溶液中溶質(zhì)的化學(xué)式 ,a點(diǎn)溶液中各離子濃度由大到小的順序是 。

Answer 1

（1）① 75%（2分）②0.225mol·L-1·min-!(2分) ③5:8(2分) ④ CD(2分)

⑤ B(1分) CH3OH-6e-+8OH―＝CO32― + 6H2O (2分)

（2）NaOH、Na2CO3；

【解析】

試題分析：（1）①根據(jù)圖像可知平衡時(shí)甲醇的物質(zhì)的量濃度是0.75mol/L，則根據(jù)方程式可知消耗CO2的濃度是0.75mol/L，CO2的起始濃度是1mol/L，所以甲醇的轉(zhuǎn)化率是。

②根據(jù)圖像可知反應(yīng)進(jìn)行到10min時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)，則從反應(yīng)開始到平衡用甲醇表示的反應(yīng)速率為0.75mol/L÷10min＝0.075mol·L-1·min-!。根據(jù)反應(yīng)速率之比是相應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比可知用氫氣表示的反應(yīng)速率是0.075mol·L-1·min-!×3＝0.225mol·L-1·min-!。

③平衡時(shí)氫氣、CO2、甲醇和水蒸氣的濃度分別是3mol/L—2.25mol/L＝0.75mol/L、0.25mol/L、0.75mol/L、0.75mol/L，物質(zhì)的量分別是1.5mol、0.5mol、1.5mol、1.5mol，所以容器內(nèi)的平衡壓強(qiáng)與起始?jí)簭?qiáng)之比為。

④A.正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，則升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，所以平衡體系中n(CH3OH)/n(CO2)減小，A錯(cuò)誤；B.充入He（g），使體系壓強(qiáng)增大，但反應(yīng)物濃度不變，平衡不移動(dòng)，所以比值不變，B錯(cuò)誤；C.將H2O(g)從體系中分離出來平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，則平衡體系中n(CH3OH)/n(CO2)增大，C正確；D.正反應(yīng)是體積減小的可逆反應(yīng)，則再充入1molCO2和3molH2，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，則平衡體系中n(CH3OH)/n(CO2)增大，D正確，答案選CD。

⑤根據(jù)電子的流動(dòng)方向可知a是負(fù)極，b是正極。原電池中負(fù)極失去電子，正極得到電子，所以氧氣在正極通入，即在B口通入。甲醇在負(fù)極通入失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，由于電解質(zhì)是氫氧化鈉溶液，則負(fù)極電極反應(yīng)式為CH3OH-6e-+8OH―＝CO32― + 6H2O。

（2）根據(jù)圖像可知加入3mol鹽酸時(shí)才開始產(chǎn)生CO2氣體，而CO2不在變化時(shí)消耗鹽酸是2mol，這說明O點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溶質(zhì)是等物質(zhì)的量的氫氧化鈉和碳酸鈉，逐漸加入鹽酸的方程式為OH－＋H＋＝H2O、CO32－＋H＋＝HCO3－、HCO3－＋H＋＝H2O2＋CO2↑。a點(diǎn)是碳酸氫鈉溶液，碳酸氫根的水解程度大于電離程度，溶液顯堿性，則溶液中離子濃度大小關(guān)系為c(Na＋)＞c(HCO3－)＞c(OH－)＞c(CO32－)＞c(H＋)。

考點(diǎn)：考查可逆反應(yīng)有關(guān)計(jì)算、外界條件對(duì)平衡狀態(tài)的影響、原電池原理應(yīng)用及鈉的化合物與鹽酸反應(yīng)的有關(guān)計(jì)算