Question

（15分）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2 molCO2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________。（選填編號(hào)）

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0.4molH2O

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(jì)算該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝_________。（保留兩位有效數(shù)字）。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_(kāi)______________________________。

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(yīng)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_(kāi)_____________（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

（1）①AB（少選得1分，錯(cuò)選不得分） （2分）

②0.20 （2分）；C （2分）

（2）①CH3OH－6e－＋H2O＝CO2＋6H＋（2分）；

②2Cl-+2H2O===H2↑+Cl2↑+2 OH-；0.16g（2分）

CH3OH(l)＋O2(g)＝CO2(g) ＋2H2O(l) ΔH＝－（c＋2d－a－b）kJ·mol－1（3分）

【解析】試題分析：：由反應(yīng)CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)，△H＝－a kJ·mol－1（a＞0），

（1）A．CO2的體積分?jǐn)?shù)在混合氣體中保持不變，化學(xué)反應(yīng)達(dá)到最大程度，故A正確。B．化學(xué)反應(yīng)為全氣體、氣體分子數(shù)減少的反應(yīng)，所以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，說(shuō)明化學(xué)達(dá)平衡。故B正確。C．單位時(shí)間內(nèi)每消耗1.2mol H2表示正反應(yīng)方向速率，生成0.4molH2O表示的也是正反應(yīng)方向速率。故C不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)平衡。D．H2O與CH3OH同為生成物且系數(shù)比為1：1，則該體系中H2O與CH3OH的物質(zhì)的量濃度之比始終為1:1，故D不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)。②由圖像可知平衡時(shí)CO2、H2、CH3OH、H2O(g)濃度分別為0.75mol/L、0.75mol/L、0.25mol/L、0.25mol/L，代入K值表達(dá)式可求出K=0.20；由于該反應(yīng)△H<0,即反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降溫K值會(huì)變大，故選C可使K=1；（2）由甲醇燃料電池原理圖1可知：H+由M極移向N極，可得M區(qū)為負(fù)極區(qū)，N區(qū)為正極區(qū)，M區(qū)通入的為甲醇發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為：CH3OH－6e－＋H2O＝CO2＋6H＋；電解飽和食鹽水離子方程式為：2Cl-+2H2O===H2↑+Cl2↑+2 OH-；

由題意知c（OH-）=0.1mol/L，則n(OH-)=0.1mol/L×0.3L=0.03mol，依據(jù)電極反應(yīng)和電子守恒計(jì)得關(guān)系式：

CH3OH-----6e------3H2-------6OH-

32g 6mol

m(CH3OH) 0.03mol

解得：m(CH3OH)=0.16g；（3）由蓋斯定律可得CH3OH(l) ＋O2(g) ＝CO2(g) ＋2H2O(l) ΔH＝－（c＋2d－a－b）kJ·mol－1。

考點(diǎn)：了解原電池的工作原理，能寫(xiě)出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。了解熱化學(xué)反應(yīng)方程式及蓋斯定律并能運(yùn)用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)焓變的簡(jiǎn)單計(jì)算，了解化學(xué)平衡常數(shù)的含義，能利用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。