Question

【題目】根據(jù)問題填空:
（1）地球上的能源主要源于太陽，綠色植物的光合作用可以大量吸收CO2以減緩溫室效應(yīng)，主要過程可以描述分為下列三步（用“C5”表示C5H10O4 ， 用“C3”表示C3H6O3）： Ⅰ、H2O（l）═2H+（aq）+ O2（g）+2e﹣△H=+284kJ/mol
Ⅱ、CO2（g）+C5（s）+2H+（aq）═2C3+（s）△H=+396kJ/mol
Ⅲ、12C3+（s）+12e﹣═C6H12O6（葡萄糖、s）+6C5（s）+3O2（g）△H=﹣1200kJ/mol
寫出綠色植物利用水和二氧化碳合成葡萄糖并放出氧氣的熱化學(xué)方程式 ．
（2）降低大氣中CO2的含量及有效地開發(fā)利用CO2 ， 目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來生產(chǎn)燃料甲醇．為探究反應(yīng)原理，現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，在體積為1L的恒容密閉容器中，充入1mol CO2和3mol H2 ， 一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H=﹣49.0kJ/mol． 測(cè)得CO2和CH3OH（g）的濃度隨時(shí)間變化如圖1所示
①一定溫度下，不能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是：（填序號(hào)）
a．體系的壓強(qiáng)不再改變 b．體系的密度不再改變 c．各氣體的濃度不再改變
d．各氣體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再改變 e．反應(yīng)速率v（CO2）正：v（H2）逆=1：3
②從反應(yīng)開始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v（H2）=mol/（Lmin）；
③氫氣的轉(zhuǎn)化率=；
④該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K=（保留三位有效數(shù)字）；
⑤下列措施中能使平衡體系中 增大的是 ．
A．升高溫度 B．充入He（g），使體系壓強(qiáng)增大
C．將H2O（g）從體系中分離出去 D．再充入1mol CO2和3mol H2
⑥當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，H2的物質(zhì)的量濃度為c1 ， 然后向容器中再加入一定量H2 ， 待反應(yīng)再一次達(dá)到平衡后，H2的物質(zhì)的量濃度為c2 ． 則c1c2的關(guān)系（填＞、＜、=）．
（3）減少溫室氣體排放的關(guān)鍵是節(jié)能減排，大力開發(fā)利用燃料電池就可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)．如圖2所示甲烷燃料電池（在上面）．請(qǐng)回答： ①通入甲烷一極的電極反應(yīng)式為；
②隨著電池不斷放電，電解質(zhì)溶液的pH（填“增大”、“減小”或“不變”）．
③通常情況下，甲烷燃料電池的能量利用率（填“大于”、“小于”或“等于”）甲烷燃燒的能量利用率．
④用該燃料電池以石墨電極電解2.0L 0.25molL﹣1 CuSO4溶液，5min后在一個(gè)電極上有6.4gCu析出．則陽極的電極反應(yīng)式為； 此時(shí)得到的O2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為L；向電解后的溶液中加入下列哪種物質(zhì)可使電解質(zhì)溶液恢復(fù)原來的濃度：A．CuSO4B．H2O C．CuO D．CuCO3 ．

Answer 1

【答案】
（1）6CO2（g）+6H2O（l）=C6H12O6（s）+6O2（g）△H=+2880 kJ?mol﹣1
（2）b；0.225；75%；5.33； CD；＜
（3）CH4﹣8e﹣+10OH﹣═CO32﹣+7H2O；減�。淮笥�；4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑或2H2O﹣4e﹣═O2↑+4H+；1.12； CD
【解析】解：（1）依據(jù)蓋斯定律由題干所給的熱化學(xué)方程式，結(jié)合蓋斯定律計(jì)算（①+②）×6+③得到綠色植物利用水和二氧化碳合成葡萄糖并放出氧氣的熱化學(xué)方程式，

6CO2（g）+6H2O（g）=C6H12O6（葡萄糖、s）+6O2（g）△H=[（+284KJ/mol）+（+396KJ/mol）]×6+（﹣1200KJ/mol）=+2880KJ/mol；

則△H=[（+284KJ/mol）+（+396KJ/mol）]×6+（﹣1200KJ/mol）=+2880KJ/mol，即6CO2（g）+6H2O（l）=C6H12O6（s）+6O2（g）△H=+2880 kJmol﹣1，

所以答案是：6CO2（g）+6H2O（l）=C6H12O6（s）+6O2（g）△H=+2880 kJmol﹣1；（2）①a．體系的壓強(qiáng)不再改變，說明氣體的物質(zhì)的量不變，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，故正確；

b．體系的密度一直不變，故錯(cuò)誤；

c．各氣體的濃度不再改變，說明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，故正確；

d．各氣體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再改變，說明各物質(zhì)的量不變，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，故正確；

e．反應(yīng)速率v（CO2）正：v（H2）逆=1：3，等效于v（CO2）正：v（CO2）逆=1：1，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，故正確；

故選：b；

②利用三段式解題法計(jì)算

	CO2（g）+	3H2（g）	CH3OH（g）+	H2O（g）
起始（mol/L）	1	3	0	0
轉(zhuǎn)化（mol/L）	0.75	2.25	0.75	0.75
平衡（mol/L）	0.25	0.75	0.75	0.75

從反應(yīng)開始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v（H2）= =0.225 molL﹣1min﹣1，

所以答案是：0.225；

③氫氣的轉(zhuǎn)化率= ×100%=75%，

所以答案是：75%；

④平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，則K= = =5.33，

所以答案是：5.33；

⑤要使n（CH3OH）/n（CO2）增大，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，

A．因正反應(yīng)放熱，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則比值減小，故A錯(cuò)誤；

B．充入He（g），使體系壓強(qiáng)增大，但對(duì)反應(yīng)物質(zhì)來說，濃度沒有變化，平衡不移動(dòng)，比值不變，故D錯(cuò)誤．故B錯(cuò)誤；

C．將H2O（g）從體系中分離，平衡向正反應(yīng)方法移動(dòng)，比值增大，故C正確；

D．再充入1mol CO2和3mol H2，增大反應(yīng)物濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則比值增大，故D正確．

所以答案是：CD；

⑥若是恒容密閉容器、反應(yīng)后整個(gè)體系的壓強(qiáng)比之前來說減小了，加入氫氣雖然正向移動(dòng)，平衡移動(dòng)的結(jié)果是減弱這種改變，而不能消除這種改變，即雖然平衡正向移動(dòng)，氫氣的物質(zhì)的量在增加后的基礎(chǔ)上減小，但是CO2（g）濃度較小、CH3OH（g） 濃度增大、H2O（g）濃度增大，且平衡常數(shù)不變達(dá)到平衡時(shí)H2的物質(zhì)的量濃度與加氫氣之前相比一定增大，故c1＜c2，所以答案是：＜；（3）①在堿性溶液中，負(fù)極上投放燃料甲烷，發(fā)生失電子發(fā)生氧化反應(yīng)：CH4﹣8e﹣+10OH﹣═CO32﹣+7H2O，所以答案是：CH4﹣8e﹣+10OH﹣═CO32﹣+7H2O；

②燃料電池的總反應(yīng)是：CH4+2O2+2KOH═K2CO3+3H2O，消耗氫氧根離子，所以堿性減弱，pH減小，所以答案是：減�。�

③甲烷燃燒時(shí)要放出熱量、光能，所以燃料電池中甲烷的利用率比甲烷燃燒的能量利用率高，所以答案是：大于；

④陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑或2H2O﹣4e﹣═O2↑+4H+，5min后在一個(gè)電極上有6.4gCu析出，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.2mol，所以生成氣體的物質(zhì)的量為： =0.05mol，所以體積為：1.12L，電解質(zhì)產(chǎn)生銅與氧氣，所以加入氧化銅與碳酸銅，故選CD；

所以答案是：4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑或2H2O﹣4e﹣═O2↑+4H+； 1.12；CD．