Question

二氧化碳是引起“溫室效應(yīng)”的主要物質(zhì)，節(jié)能減排，高效利用能源，能夠減少二氧化碳的排放．
（1）在一定溫度下的2L固定容積的密閉容器中，通入2mol CO₂和3mol H₂，發(fā)生的反應(yīng)為：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-a kJ?mol^-1（a＞0），測(cè)得CO₂（g）和CH₃OH（g）的濃度隨時(shí)間變化如圖所示．
①能說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)的是

 

．
A．CO₂的體積分?jǐn)?shù)在混合氣體中保持不變
B．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不隨時(shí)間的變化而變化
C．單位時(shí)間內(nèi)每消耗1.2mol H₂，同時(shí)生成0.4mol H₂O
D．反應(yīng)中H₂O與CH₃OH的物質(zhì)的量濃度之比為1：1，且保持不變
②下列措施中能使

n(CH3OH)

n(CO2)

增大的是

 

  （選填編號(hào)）．
A．升高溫度      B．恒溫恒容下充入He（g）
C．將H₂O（g）從體系中分離     D．恒溫恒容再充入2mol CO₂和3mol H₂
③計(jì)算該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

．若改變條件

 

（填選項(xiàng)），可使K=1．
A．增大壓強(qiáng)   B．增大反應(yīng)物濃度  C．降低溫度  D．升高溫度  E．加入催化劑
（2）某甲醇燃料電池原理如圖1所示．

①M(fèi)區(qū)發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為

 

．
②用上述電池做電源，用圖2裝置電解飽和食鹽水（電極均為惰性電極），則該電解反應(yīng)的總反應(yīng)的離子方程式為：

 

．假設(shè)溶液體積為300mL，當(dāng)溶液的pH值變?yōu)?3時(shí)（在常溫下測(cè)定），理論上消耗甲醇的質(zhì)量為

 

（忽略溶液體積變化）．
（3）有一種用CO₂生產(chǎn)甲醇燃料的方法：
已知：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-a kJ?mol^-1；
CH₃OH（g）=CH₃OH（l）△H=-b kJ?mol^-1；
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-c kJ?mol^-1；
H₂O（g）=H₂O（l）△H=-d kJ?mol^-1，
則表示CH₃OH（l）燃燒熱的熱化學(xué)方程式為：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,化學(xué)電源新型電池,化學(xué)平衡的影響因素

專(zhuān)題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專(zhuān)題,電化學(xué)專(zhuān)題

分析：（1）①平衡狀態(tài)的標(biāo)志可以?xún)蓚�(gè)方兩去判斷，一、是看正逆反應(yīng)速是否相等，二是各組分的濃度和分?jǐn)?shù)是否隨時(shí)間的改變而改變；也可以抓住未平衡時(shí)是個(gè)變量，現(xiàn)在不變說(shuō)明已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)了，來(lái)解決問(wèn)題；
②根據(jù)外界條件的改變來(lái)判斷平衡移動(dòng)方向，然后去分析分子和分母的變化情況；③用三行式來(lái)求平衡時(shí)的各組分濃度，然后代入平衡常數(shù)表達(dá)式求解，要注意代入平衡常數(shù)表達(dá)式是平衡濃度，平衡常數(shù)是溫度的函數(shù)，溫度變平衡常數(shù)才變，到底如何變，還要看反應(yīng)的熱效應(yīng)；
（2）①首先根據(jù)氫離子的移動(dòng)方向來(lái)確定正負(fù)極，然后根據(jù)原電池原理，最后書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式；
 ②整個(gè)電路中轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目相等，可以根據(jù)電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目相同來(lái)列出已知物質(zhì)和未知物質(zhì)之間關(guān)系式，然后通過(guò)關(guān)系來(lái)求解；
（3）應(yīng)用蓋斯定律解題，始終抓住目標(biāo)反應(yīng)和已知反應(yīng)之間的關(guān)系應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)來(lái)解．

解答： 解：（1）①未平衡時(shí)是個(gè)變量，現(xiàn)在不變說(shuō)明已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)了，
A．未平衡CO₂的體積分?jǐn)?shù)是個(gè)變化的量，現(xiàn)在混合氣體CO₂的體積分?jǐn)?shù)保持不變，說(shuō)明已經(jīng)平衡了，故A正確；
B．未平衡時(shí)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量是個(gè)變化的量，現(xiàn)在不隨時(shí)間的變化而變化，說(shuō)明已經(jīng)達(dá)平衡狀態(tài)，故B正確；
C．單位時(shí)間內(nèi)每消耗1.2mol H₂，向正方向，同時(shí)生成0.4mol H₂O，也向正方向，不能反映正逆反應(yīng)之間的關(guān)系，故C錯(cuò)誤；
D．反應(yīng)中H₂O與CH₃OH的物質(zhì)的量濃度之比為1：1，且保持不變，不能說(shuō)明各自的量不再隨時(shí)間的變化而變化，故C錯(cuò)誤；
故選AB；
②A．升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，故比值減小，故A不選；
B．恒溫恒容下充入He（g），平衡不移動(dòng)，故比值不變，故B不選；
C．將H₂O（g）從體系中分離，平衡正向移動(dòng)，故比值變大，故選C；
D．恒溫恒容再充入2mol CO₂和3mol H₂，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，故比值變大，故選D；
故答案為CD；
③CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
 初始（mol/L）   1        1.5       0       0
 變化（mol/L）  0.25      0.75     0.25     0.25
 平衡（mol/L）  0.75      0.75     0.25      0.25
   所以      K=

0.25×0.25

0.75×0.753

=0.20，
而平衡常數(shù)是溫度的函數(shù)，只有通過(guò)改變溫度，來(lái)改變平衡常數(shù)，正反應(yīng)量放熱反應(yīng)，降低溫度，K值變大，故答案為：0.20；c；
（2）①M(fèi)區(qū)是質(zhì)子流出的一極，應(yīng)是原電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，故答案為：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺；
 ②用惰性電極，電解飽和食鹽水總的電極反應(yīng)式為2Cl^-+2H₂O

電解  .

 H₂↑+Cl₂↑+2 OH^-，pH值變?yōu)?3時(shí)，pOH=1，C（OH^-）=10^-1mol/L，n（OH^-）=10^-1mol/L×300mL×10^-3L/mL=0.03mol，由方程式CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，2Cl^-+2H₂O

電解  .

 H₂↑+Cl₂↑+2 OH^- 
可知  CH₃OH～6e^-～6OH^-
       32g        6mol
       m（CH₃OH）  0.03mol
則m（CH₃OH）=32g×0.03mol÷6mol=0.16g，
故答案為：2Cl^-+2H₂O

電解  .

 H₂↑+Cl₂↑+2 OH^-；0.16g；
（3）應(yīng)用蓋斯定律解題，△H=-△H₁-△H₂+

3

2

△H₃+2△H₄=-（

3

2

c+2d-a-b）kJ?mol^-1，所以CH₃OH（l）燃燒熱的熱化學(xué)方程式為CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-（

3

2

c+2d-a-b）kJ?mol^-1，故答案為：CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-（

3

2

c+2d-a-b）kJ?mol^-1

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)平衡的有關(guān)知識(shí)，電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)，以及蓋斯定律的應(yīng)用，綜合性強(qiáng)，但難度不大．