Question

【题目】下图为我国目前的能源消费结构图：

（1）由图中数据可知，一定时期内，我国的能源结构仍以煤碳为主，但直接燃烧煤炭的弊端是_____________________________________________。

（2）将煤转化为水煤气可有效降低煤对环境的破坏性，能量变化如图所示：

根据以上数据，写出该反应的热化学方程式_____________________________；

（3）直接燃烧水煤气的能量利用率远远低于燃料电池，请写出碱性水煤气燃料电池的负极反应式________________________，______________________。

（4）甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用H2、CO或CO2来生产燃料甲醇。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：

化学反应	平衡常数	温度
		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

在体积一定的密闭容器中发生反应②，达到平衡后升高温度，下列说法正确的是_______。

A.平衡正向移动 B.达到新的平衡后体系的压强增大

C.H2的转化率增大 D.体系的密度增大

（5）500℃时测得反应③在某时刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g) 的浓度(mol/L)分别为0.8、0.1、0.3、0.15,则此时v正_______ v逆(填“> ”、“= ”或“< ")。

（6）在3L容积可变的密闭容器中发生反应②，已知c(CO)随反应时间t变化曲线I如图所示，若在t0时刻分别改变一个条件，曲线I变为曲线II和曲线III。

当曲线I变为曲线II时，改变的条件可能是________。当曲线I变为曲线III时，改变的条件可能是________。

Answer 1

【答案】资源利用率低下；环境污染严重（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>加入催化剂将容器的体积（快速）压缩至2L

【解析】

（1）煤燃烧会产生二氧化硫等对环境有危害的气体，且利用低下；正确答案：资源利用率低下；环境污染严重（合理即可）。

（2）根据图像可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应为放热反应，所以C(s)+H2O(g)==CO(g)+H2(g) △H = +131.5KJ/mol ；正确答案：C(s)+H2O(g)==CO(g) + H2(g) △H = +131.5KJ/mol。

（3）水煤气的主要成分为CO和H2，作为原电池负极反应的原料时，在碱性环境下发生氧化反应，极反应分别为：2CO-4e-+8OH-=2CO32-+4H2O，2H2-4e-+4OH-=4H2O；正确答案：2CO-4e-+8OH-=2CO32-+4H2O，2H2-4e-+4OH-=4H2O。

（4）分析图表数据，反应②平衡常数随温度升高增大，所以正反应是吸热反应；A.升高温度，平衡右移，A正确；B. 容器的体积不变，压强不变，气体的总量不变，达到平衡后升高温度，达到新的平衡后体系的压强增大，B正确；反应达到平衡后升高温度，平衡右移，H2的转化率增大，C正确；气体的密度ρ=m(混)/V，反应前后各物质均为气体，气体总质量不变，密闭容器的体积不变，因此体系的密度不变，D错误；正确选项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℃时，K3=K1/ K2=2.5/1=2.5；，温度不变，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g) 的浓度(mol/L)分别为0.8、0.1、0.3、0.15时，浓度商为QC== c(CH3OH)×c(H2O)/ c3(H2)×c(CO2)= 0.3×0.15/(0.8)3×0.1=0.88< K3=2.5；因此反应向右进行，v正>v逆；正确答案：>。

（6）对于反应②：在t0时刻改变一个条件，曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ，由图像可知平衡时c(CO)不变，说明平衡没有移动，但缩短了达平衡的时间，改变的条件为加入催化剂；

当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时，CO的平衡浓度由3.0mol/L迅速变为4.5mol/L，反应在3L容积可变的密闭容器中发生，且该反应两边气体物质的系数相等，所以压缩气体体积为：3：V=4.5:3,V=2L,因此则改变的条件为将容器的体积(快速)压缩至2L；

正确答案：加入催化剂；将容器的体积（快速）压缩至2L。