Question

【題目】下圖為我國目前的能源消費結構圖：

（1）由圖中數據可知，一定時期內，我國的能源結構仍以煤碳為主，但直接燃燒煤炭的弊端是_____________________________________________。

（2）將煤轉化為水煤氣可有效降低煤對環(huán)境的破壞性，能量變化如圖所示：

根據以上數據，寫出該反應的熱化學方程式_____________________________；

（3）直接燃燒水煤氣的能量利用率遠遠低于燃料電池，請寫出堿性水煤氣燃料電池的負極反應式________________________，______________________。

（4）甲醇是重要的化學工業(yè)基礎原料和清潔液體燃料。工業(yè)上可利用H2、CO或CO2來生產燃料甲醇。已知甲醇制備的有關化學反應以及在不同溫度下的化學反應平衡常數如下表所示：

化學反應	平衡常數	溫度
		500	800
①2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)	K1	2.5	0.15
②H2(g)+CO2(g) H2O(g)+ CO(g)	K2	1.00	2.5
③3H2(g)+CO2(g) CH3OH(g)+ H2O(g)	K3

在體積一定的密閉容器中發(fā)生反應②，達到平衡后升高溫度，下列說法正確的是_______。

A.平衡正向移動 B.達到新的平衡后體系的壓強增大

C.H2的轉化率增大 D.體系的密度增大

（5）500℃時測得反應③在某時刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g) 的濃度(mol/L)分別為0.8、0.1、0.3、0.15,則此時v正_______ v逆(填“> ”、“= ”或“< ")。

（6）在3L容積可變的密閉容器中發(fā)生反應②，已知c(CO)隨反應時間t變化曲線I如圖所示，若在t0時刻分別改變一個條件，曲線I變?yōu)榍�線II和曲線III。

當曲線I變?yōu)榍�線II時，改變的條件可能是________。當曲線I變?yōu)榍�線III時，改變的條件可能是________。

Answer 1

【答案】資源利用率低下；環(huán)境污染嚴重（合理即可）C(s)+H2O(g)==CO(g) + H2(g) △H = +131.5KJ/mol2CO-4e-+8OH-=2CO32-+4H2 O2H2-4e-+4OH-=4H2OA、B、C>加入催化劑將容器的體積（快速）壓縮至2L

【解析】

（1）煤燃燒會產生二氧化硫等對環(huán)境有危害的氣體，且利用低下；正確答案：資源利用率低下；環(huán)境污染嚴重（合理即可）。

（2）根據圖像可知，反應物的總能量大于生成物的總能量，該反應為放熱反應，所以C(s)+H2O(g)==CO(g)+H2(g) △H = +131.5KJ/mol ；正確答案：C(s)+H2O(g)==CO(g) + H2(g) △H = +131.5KJ/mol。

（3）水煤氣的主要成分為CO和H2，作為原電池負極反應的原料時，在堿性環(huán)境下發(fā)生氧化反應，極反應分別為：2CO-4e-+8OH-=2CO32-+4H2O，2H2-4e-+4OH-=4H2O；正確答案：2CO-4e-+8OH-=2CO32-+4H2O，2H2-4e-+4OH-=4H2O。

（4）分析圖表數據，反應②平衡常數隨溫度升高增大，所以正反應是吸熱反應；A.升高溫度，平衡右移，A正確；B. 容器的體積不變，壓強不變，氣體的總量不變，達到平衡后升高溫度，達到新的平衡后體系的壓強增大，B正確；反應達到平衡后升高溫度，平衡右移，H2的轉化率增大，C正確；氣體的密度ρ=m(混)/V，反應前后各物質均為氣體，氣體總質量不變，密閉容器的體積不變，因此體系的密度不變，D錯誤；正確選項A、B、C。

（5）①2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)，K1=c(CH3OH)/c(CO)×c2(H2)；②H2(g)+CO2(g) H2O(g)+ CO(g)，K2=c(H2O) ×c(CO)/c(H2) ×c(CO2)；③3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+ H2O(g)，K3= c(CH3OH)×c(H2O)/ c3(H2)×c(CO2)；500℃時，K3=K1/ K2=2.5/1=2.5；，溫度不變，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g) 的濃度(mol/L)分別為0.8、0.1、0.3、0.15時，濃度商為QC== c(CH3OH)×c(H2O)/ c3(H2)×c(CO2)= 0.3×0.15/(0.8)3×0.1=0.88< K3=2.5；因此反應向右進行，v正>v逆；正確答案：>。

（6）對于反應②：在t0時刻改變一個條件，曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅱ，由圖像可知平衡時c(CO)不變，說明平衡沒有移動，但縮短了達平衡的時間，改變的條件為加入催化劑；

當曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅲ時，CO的平衡濃度由3.0mol/L迅速變?yōu)?/span>4.5mol/L，反應在3L容積可變的密閉容器中發(fā)生，且該反應兩邊氣體物質的系數相等，所以壓縮氣體體積為：3：V=4.5:3,V=2L,因此則改變的條件為將容器的體積(快速)壓縮至2L；

正確答案：加入催化劑；將容器的體積（快速）壓縮至2L。