Question

（15分）二氧化碳是引起“温室效应”的主要物质，节能减排，高效利用能源，能够减少二氧化碳的排放。

（1）在一定温度下的2L固定容积的密闭容器中，通入2 molCO2和3mol H2，发生的反应为：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)，△H＝－a kJ·mol－1（a＞0）， 测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

①能说明该反应已达平衡状态的是________。（选填编号）

A．CO2的体积分数在混合气体中保持不变

B．混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化

C．单位时间内每消耗1.2mol H2，同时生成0.4molH2O

D．该体系中H2O与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1，且保持不变

②计算该温度下此反应的平衡常数K＝_________。（保留两位有效数字）。若改变条件 （填选项），可使K＝1。

A．增大压强

B．增大反应物浓度

C．降低温度

D．升高温度

E．加入催化剂

（2）某甲醇燃料电池原理如图1所示。

①M区发生反应的电极反应式为_______________________________。

②用上述电池做电源，用图2装置电解饱和食盐水（电极均为惰性电极），则该电解的总反应离子方程式为： 。假设溶液体积为300mL，当溶液的pH值变为13时（在常温下测定），理论上消耗甲醇的质量为______________（忽略溶液体积变化）。

（3）有一种用CO2生产甲醇燃料的方法：

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，

则表示CH3OH（l）燃烧热的热化学方程式为：_____________________________

Answer 1

（1）①AB（少选得1分，错选不得分） （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】试题分析：：由反应CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)，△H＝－a kJ·mol－1（a＞0），

（1）A．CO2的体积分数在混合气体中保持不变，化学反应达到最大程度，故A正确。B．化学反应为全气体、气体分子数减少的反应，所以混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化，说明化学达平衡。故B正确。C．单位时间内每消耗1.2mol H2表示正反应方向速率，生成0.4molH2O表示的也是正反应方向速率。故C不能说明反应达平衡。D．H2O与CH3OH同为生成物且系数比为1：1，则该体系中H2O与CH3OH的物质的量浓度之比始终为1:1，故D不能说明反应达平衡状态。②由图像可知平衡时CO2、H2、CH3OH、H2O(g)浓度分别为0.75mol/L、0.75mol/L、0.25mol/L、0.25mol/L，代入K值表达式可求出K=0.20；由于该反应△H<0,即反应为放热反应，降温K值会变大，故选C可使K=1；（2）由甲醇燃料电池原理图1可知：H+由M极移向N极，可得M区为负极区，N区为正极区，M区通入的为甲醇发生反应的电极反应式为：CH3OH－6e－＋H2O＝CO2＋6H＋；电解饱和食盐水离子方程式为：2Cl-+2H2O===H2↑+Cl2↑+2 OH-；

由题意知c（OH-）=0.1mol/L，则n(OH-)=0.1mol/L×0.3L=0.03mol，依据电极反应和电子守恒计得关系式：

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

32g 6mol

m(CH3OH) 0.03mol

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

考点：了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。了解热化学反应方程式及盖斯定律并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算，了解化学平衡常数的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算。