Question

（15分）二氧化碳是引起“溫室效應”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2 molCO2和3mol H2，發(fā)生的反應為：CO2(g)＋3H2(g) ? CH3OH(g)＋H2O(g)，△H＝－a kJ·mol－1（a＞0）， 測得CO2(g)和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示。

①能說明該反應已達平衡狀態(tài)的是________。（選填編號）

A．CO2的體積分數(shù)在混合氣體中保持不變

B．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間的變化而變化

C．單位時間內(nèi)每消耗1.2mol H2，同時生成0.4molH2O

D．該體系中H2O與CH3OH的物質(zhì)的量濃度之比為1:1，且保持不變

②計算該溫度下此反應的平衡常數(shù)K＝_________。（保留兩位有效數(shù)字）。若改變條件 （填選項），可使K＝1。

A．增大壓強

B．增大反應物濃度

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區(qū)發(fā)生反應的電極反應式為_______________________________。

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），則該電解的總反應離子方程式為： 。假設(shè)溶液體積為300mL，當溶液的pH值變?yōu)?3時（在常溫下測定），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：①CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) △H＝－a kJ·mol－1；

②CH3OH(g)＝CH3OH(l) △H＝－b kJ·mol－1；

③2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g) △H＝－c kJ·mol－1；

④H2O(g)＝H2O(l) △H＝－d kJ·mol－1，

則表示CH3OH（l）燃燒熱的熱化學方程式為：_____________________________

Answer 1

（15分）（1）①A、B（少選得1分，錯選不得分） （2分） ②0.20 （2分） C （2分）

（2）①CH3OH－6e－＋H2O＝CO2＋6H＋（2分）

②2Cl－+2H2OH2↑+Cl2↑+2 OH－（2分） 0.16g（2分）

CH3OH(l) ＋O2(g) ＝CO2(g) ＋2H2O(l) ΔH＝－（c＋2d－a－b）kJ/mol（3分）

【解析】

試題分析：（1）①A.若反應為達到平衡狀態(tài)，則混合氣體的物質(zhì)的量就會發(fā)生變化，CO2的體積分數(shù)在混合氣體中也會發(fā)生變化，若其保持不變，說明反應處于平衡狀態(tài)，正確；B．該反應在反應前后氣體的質(zhì)量不變，而氣體的物質(zhì)的量發(fā)生變化，所以混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間的變化而變化，說明反應處于平衡狀態(tài)，正確；C．在任何情況下都存在單位時間內(nèi)每消耗1.2mol H2，同時生成0.4molH2O，所以不能確定反應是否處于平衡狀態(tài)，錯誤；D．該體系中H2O與CH3OH都是生成物，它們的物質(zhì)的量的比在任何情況下都是為1:1，因此不能確定反應是否處于平衡狀態(tài)，錯誤。②根據(jù)圖像既物質(zhì)的開始濃度可知，在平衡時各種物質(zhì)的濃度分別是：c(CO2)=0.75mol/L；c(H2)=0.75mol/L；c(CH3OH)=0.25mol/L；c(H2O)=0.25mol/L；所以在該溫度下此反應的平衡常數(shù)K＝=0.20；由于高反應的正反應是放熱反應，如果平衡常數(shù)變?yōu)?，則平衡應該正向移動，由于化學平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，而與其它條件無關(guān)，所以根據(jù)平衡移動原理可知應該降低反應的溫度，因此選項是C；（2）由于陽離子的沸點能力：H+>Na+，所以H+在陰極放電，常數(shù)氫氣，陰離子的沸點能力：Cl->OH-,因此Cl-在陽極放電產(chǎn)生氯氣，用惰性電極電解飽和食鹽水的總反應離子方程式是2Cl－+2H2OH2↑+Cl2↑+2 OH－；n(NaOH)=0.1mol/L×0.3L=0.03mol，n(e-)=0.03mol，在整個閉合回路中電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目相等，由于1mol的甲醇反應會失去6mol的電子，所以反應消耗的甲醇的物質(zhì)的量是0.03mol÷6=0.005mol,甲醇的相對分子質(zhì)量是32，所以小于消耗甲醇的質(zhì)量是m(CH3OH)=0.005mol×32g/mol= 0.16g；③ +④×2－①－②，整理可得熱化學方程式為CH3OH(l) ＋O2(g) ＝CO2(g) ＋2H2O(l) ΔH＝－（c＋2d－a－b）kJ/mol

考點：考查化學平衡狀態(tài)的判斷、平衡常數(shù)的計算及影響因素、原電池電解池的反應原理及應用、熱化學方程式的書寫的知識。