Question

18．CO₂是引起“溫室效應(yīng)”的主要物質(zhì)，節(jié)能減排，高效利用化石能源，控制CO₂排放，探索CO的循環(huán)利用是保護(hù)環(huán)境，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)科持續(xù)發(fā)展的重要舉措．
（1）在一定溫度下，向2L固定容積的密閉容器中通入2mol CO₂，3mol H₂，發(fā)生反應(yīng)為：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-490KI/mol
測(cè)得CO₂（g）和CH₃OH（g）的濃度隨時(shí)間變化如圖1所示．

①能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是A
A．CO₂（g）體積分?jǐn)?shù)在混合氣體中保持不變
B．單位時(shí)間內(nèi)有1.2mol H-H斷裂，同時(shí)有0.8mol O-H鍵生成
C．混合氣體的密度不隨時(shí)間變化
D．當(dāng)體系中c（H₂O）：c（CH₃OH）=l：l，且保持不變
②下列措施能使$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（C{O}_{2}）}$增大的是CD
A．升高溫度   B．恒溫恒容充入Hc（g）   C．使H₂O（g）變成H₂O（l）
D．恒溫恒容下，再充入2mol CO₂，3mol H₂
③計(jì)算該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.2；若使K=1應(yīng)采取的措施是D
A．增大壓強(qiáng)B．恒壓加入一定量H₂C．恒容通入CO₂D．降低溫度E．升高溫度
（2）如圖2所示：用某甲醇燃料電池作電源電解飽和食鹽水．
①寫出電極N發(fā)生的反應(yīng)式：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O
②若食鹽水體積為300Ml，電解過程溶液體積變化忽略不計(jì)，常溫下測(cè)得PH=13時(shí)，理論上消耗甲醇質(zhì)量為0.16g．

Answer 1

分析 （1）①化學(xué)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，且不等于0，各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不發(fā)生變化，以此進(jìn)行判斷；
②使$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（C{O}_{2}）}$增大，則根據(jù)反應(yīng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)即可；
③根據(jù)圖象數(shù)據(jù)結(jié)合平衡常數(shù)K的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)K僅與溫度有關(guān)及反應(yīng)為放熱來判斷改變條件；
（2）①首先根據(jù)氫離子的移動(dòng)方向來確定正負(fù)極，然后根據(jù)原電池原理，最后書寫電極反應(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)目相同來列出已知物質(zhì)和未知物質(zhì)之間關(guān)系式，然后通過關(guān)系來求解．

解答 解：（1）①A．CO₂的體積分?jǐn)?shù)在混合氣體中保持不變，則能說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故A正確；
B．單位時(shí)間內(nèi)有1.2mol H-H斷裂，同時(shí)有0.8mol O-H鍵生成，不能體現(xiàn)正逆反應(yīng)，故不能說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；
C．密度=$\frac{m}{V}$，總質(zhì)量一定，體積一定，故密度一定，故混合氣體的密度不再發(fā)生改變不能說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；
D．H₂O與CH₃OH都是產(chǎn)物，并且按照1：1的比例生成，所以H₂O與CH₃OH的物質(zhì)的量濃度之比一直為1：1，不能說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故D錯(cuò)誤；
故選A；
②要使$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（C{O}_{2}）}$增大，
A．升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，所以$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（C{O}_{2}）}$減小，故A錯(cuò)誤；
B．恒溫恒容下充入He（g），平衡不移動(dòng)，所以$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（C{O}_{2}）}$不變，故B錯(cuò)誤；
C．將H₂O（g）從體系中分離，平衡正向移動(dòng)，所以$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（C{O}_{2}）}$增大，故C正確；
D．恒溫恒容再充入2mol CO₂和3mol H₂，等效于開始加入4molCO₂和6molH₂，壓強(qiáng)增大，平衡正向移動(dòng)，所以$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（C{O}_{2}）}$增大，故D正確；
故選：CD；
③由圖象數(shù)據(jù)CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）得
開始濃度：1       1.5           0        0
轉(zhuǎn)化濃度：0.25     0.75         0.25    0.25 
平衡濃度：0.75     0.75         0.25    0.25 
所以K=$\frac{0.25×0.25}{0.75×0.7{5}^{3}}$=0.20，則要使K=1，又反應(yīng)放熱所以降低溫度使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故答案為：0.20；D；
（2）①N區(qū)是質(zhì)子流入的一極，應(yīng)是原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，故答案為：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；
②用惰性電極，電解飽和食鹽水總的電極反應(yīng)式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$ H₂↑+Cl₂↑+2OH^-，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$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$ H₂↑+Cl₂↑+2OH^-，
可知  CH₃OH～6e^-～6OH^-
       32g        6mol
      m（CH₃OH）  0.03mol
則m（CH₃OH）=32g×0.03mol×$\frac{1}{6}$mol=0.16g，
故答案為：0.16．

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)式的書寫等，綜合性強(qiáng)，但難度不大，注意三段式應(yīng)用和得失電子守恒原理．