Question

（14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＝－akJ·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________。

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．反應(yīng)中H2O與CH3OH的物質(zhì)的量濃度之比為1:1，且保持不變

②下列措施中能使增大的是________（選填編號(hào)）。

A．升高溫度

B．恒溫恒容下充入He(g)

C．將H2O(g)從體系中分離

D．恒溫恒容再充入2 mol CO2和3 mol H2

③計(jì)算該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝_________。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），則該電解反應(yīng)的總反應(yīng)的離子方程式為： 。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 ②CD ③0.20或 C （2）①CH3OH－6e－＋H2O＝CO2＋6H＋

②2Cl－+2H2O H2↑+Cl2↑+2 OH－ 0.16g

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

【解析】

試題解析：（1）①未平衡CO2的體積分?jǐn)?shù)是個(gè)變化的量，現(xiàn)在混合氣體CO2的體積分?jǐn)?shù)保持不變，說(shuō)明已經(jīng)平衡了，故A正確；未平衡時(shí)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量是個(gè)變化的量，現(xiàn)在不隨時(shí)間的變化而變化，說(shuō)明已經(jīng)達(dá)平衡狀態(tài)，故B正確；單位時(shí)間內(nèi)每消耗1.2mol H2，向正方向，同時(shí)生成0.4mol H2O，也向正方向，不能反映正逆反應(yīng)之間的關(guān)系，故C錯(cuò)誤；反應(yīng)中H2O與CH3OH的物質(zhì)的量濃度之比為1：1，且保持不變，不能說(shuō)明各自的量不再隨時(shí)間的變化而變化，故C錯(cuò)誤；②升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，故比值減小，故A錯(cuò)誤；恒溫恒容下充入He（g），平衡不移動(dòng)，故比值不變，故B錯(cuò)誤；將H2O（g）從體系中分離，平衡正向移動(dòng)，故比值變大，故C正確；恒溫恒容再充入2mol CO2和3mol H2，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，故比值變大，故D正確；

③CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）

初始（mol/L） 1 1.5 0 0

變化（mol/L） 0.25 0.75 0.25 0.25

平衡（mol/L） 0.75 0.75 0.25 0.25

所以： K==0.20，而平衡常數(shù)是溫度的函數(shù)，只有通過(guò)改變溫度，來(lái)改變平衡常數(shù)，正反應(yīng)量放熱反應(yīng)，降低溫度，K值變大；（2）①M(fèi)區(qū)是質(zhì)子流出的一極，應(yīng)是原電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+；②用惰性電極，電解飽和食鹽水總的電極反應(yīng)式為2Cl-+2H2O 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CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+，2Cl-+2H2O H2↑+Cl2↑+2OH-可知：

CH3OH ～ 6e- ～ 6OH-

32g 6mol

m（CH3OH） 0.03mol

則m（CH3OH）=32g×0.03mol÷6mol=0.16g；

（3）應(yīng)用蓋斯定律解題，△H=-△H1-△H2+△H3+2△H4=-（c+2d-a-b）kJ?mol-1，所以CH3OH（l）燃燒熱的熱化學(xué)方程式為CH3OH（l）+O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-（c+2d-a-b）kJ?mol-1。

考點(diǎn)：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化、化學(xué)平衡、電化學(xué)