Question

降低大气中CO₂的含量和有效地开发利用CO₂正成为研究的主要课题．
（1）已知在常温常压下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②2CO （g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566.0kJ/mol
③H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：

 

．
（2）在容积为2L的密闭容器中，充入2mol CO₂和6mol H₂，在温度500℃时发生反应：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H＜0．
CH₃OH的浓度随时间变化如图1．回答有关问题：

①从反应开始到10分钟时，H₂的平均反应速率v（H₂）=

 

②从30分钟到35分钟达到新的平衡，改变的条件可能是

 

A．增大压强    B．加入催化剂   C．升高温度    D．增大反应物的浓度
③列式计算该反应在35分钟达到新平衡时的平衡常数

 

（保留2位小数）
④如果在30分钟时，再向容器中充入2mol CO₂和6mol H₂，保持温度不变，达到新平衡时，CH₃OH的浓度

 

1mol?L^-1（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）一种原电池的工作原理为：2Na₂S₂+NaBr₃

放电  .

Na₂S₄+3NaBr．用该电池为电源，以氢氧化钾水溶液作电解质进行电解，使CO₂在铜电极上可转化为甲烷．
①该电池负极的电极反应式为：

 

②电解池中产生CH₄一极的电极反应式为：

 

．
（4）图2是NaOH吸收CO₂后某种产物的水溶液在pH从0至14的范围内H₂CO₃、HCO₃^-、CO₃^2-三种成分平衡时的组成分数．下列叙述正确的是

 

A．此图是1.0mol?L^-1碳酸钠溶液滴定1.0mol?L^-1 HCl溶液的滴定曲线
B．在pH分别为6.37及10.25时，溶液中c（H₂CO₃）=c（HCO₃^-）=c（CO₃^2-）
C．人体血液的pH约为7.4，则CO₂在血液中多以HCO₃^-形式存在
D．若用CO₂和NaOH反应制取NaHCO₃，宜控制溶液的pH为7～9之间．

Answer 1

考点：热化学方程式,原电池和电解池的工作原理,物质的量或浓度随时间的变化曲线,化学平衡的计算,酸碱混合时的定性判断及有关ph的计算

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）根据盖斯定律，由已知热化学方程式乘以适当的系数进行加减构造目标方程式，反应热也乘以相应的系数并进行相应的计算；
（2）①10min时甲醇的浓度为0.50mol/L，根据化学计量数计算出氢气的浓度变化，再计算出氢气的平均反应速率；
②平衡正向移动了，从影响平衡移动的因素考虑；
③用三段式法求算，代入K的计算公式计算即可，K=

c(CH3OH)?C(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

；
④从浓度和平衡移动的角度分析；
（3）①电池负极发生氧化反应，化合价升高的物质在负极反应，据此分析；
②CO₂转化为甲烷，C的价态有+4价变为-4价，发生还原反应，再注意电解质溶液即可写出电极方程式；
（4）A、由图象可以看出，开始H₂CO₃浓度最大，CO₃^2-浓度最小，不可能根据1.0 mol?L^-1HCl溶液滴定1.0 mol?L^-1碳酸钠溶液的实验数据绘出；
B、由图可知，pH为6.37时c（H₂CO₃）=c（HCO₃^-），pH为10.25时，c（HCO₃^-）=c（CO₃^2-）；
C、由图可知，pH为7.4时，HCO₃^-的最大；
D、在PH为7～9时，溶液中多以HCO₃^-形式存在．

解答： 解：（1）已知①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②2CO （g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566.0kJ/mol
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol
依据盖斯定律①-②+③×4得：2CH₃OH（l）+2O₂（g）=2CO （g）+4H₂O（l）△H=-885.6KJ/mol；
即CH₃OH（l）+O₂（g）=CO （g）+2H₂O（l）△H=-442.8KJ/mol；
故答案为：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO （g）+2H₂O（l）△H=-442.8KJ/mol；
（2）①根据图象可知，10min时甲醇的浓度为0.50mol/L，则氢气的浓度变化为0.50mol/L×3=1.5mol/L，v（H₂）=

1.5mol/L

20min

=0.075mol/（L?min）
②30分钟后，平衡正向移动．
A、从30分钟到35分钟时，若增大压强，需要缩小容器体积，甲醇浓度变化不会逐渐变化，应该立即变化，故A错误；
B、加入催化剂，不影响平衡移动，故B错误；
C、升温，平衡逆向移动，甲醇浓度减小，故C错误；
D、增大反应物浓度，平衡正向移动，甲醇浓度增大，故D正确．
故选D；
③CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
反应前（mol/L）    1        3         0         0
反应了（mol/L）   0.70     0.21      0.70     0.70
平衡后（mol/L）   0.30     0.79      0.70     0.70
K=

c(CH3OH)?C(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

=

0.70×0.70

0.30×0.793

=0.15mol^-2?L²
故答案为：0.15 mol^-2．L²；
④若平衡不移动时，反应物浓度加倍，生成甲醇浓度也加倍为1mol/L，本反应中，增大反应物的量，相当于加压，平衡正向移动，达到新的平衡后，甲醇浓度应大于1mol/L，故答案为：＞；
（3）①电池负极发生氧化反应，元素化合价升高，S元素化合价升高，为2S₂^2--2e^-=S₄^2-，故答案为：2S₂^2--2e^-=S₄^2-；
②CO₂转化为甲烷，注意原子守恒，再注意电解质溶液为碱性，电极反应为CO₂+8e^-+6H₂O=CH₄+8OH^-，故答案为：CO₂+8e^-+6H₂O=CH₄+8OH^-；
（4）A、由图象可以看出，开始H₂CO₃浓度最大，CO₃^2-浓度最小，图象为在碳酸中逐滴滴加氢氧化钠溶液的图象，故A错误；
B、由图可知，pH为6.37时c（H₂CO₃）=c（HCO₃^-），pH为10.25时，c（HCO₃^-）=c（CO₃^2-），但三者的浓度不相等，故B错误；
C、由图可知，pH为7.4时，HCO₃^-的最大，则当人体血液的pH约为7.4，则CO₂在血液中多以HCO₃^-的形式存在，故C正确；
D、溶液的pH为7～9之间时，溶液中的阴离子主要以HCO₃^-形式存在，所以溶液中的溶质主要为碳酸氢钠，故D正确；
故选CD．

点评：本题考查范围广，难度系数大，适合优秀学生练习使用．