Question

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)間變化如右圖所示。

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                                 。

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），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

        （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

【知識(shí)點(diǎn)】化學(xué)平衡的判斷與移動(dòng)、平衡常數(shù)的應(yīng)用、電化學(xué)、蓋斯定律

【答案解析】(共15分，除注明外其余每空各2分)

（1）①AB       ②CD        ③0.20或      C

（2）①CH3OH－6e－＋H2O＝CO2＋6H＋        ②0.16g

（3）CH3OH(l) ＋O2(g) ＝CO2(g) ＋2H2O(l)  ΔH＝－（c＋2d－a－b）kJ·mol-1 （3分）

解析：（1）①各組分的百分含量不再改變能說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)，A正確；平均相對(duì)分子質(zhì)量數(shù)值上等于總質(zhì)量比上總物質(zhì)的量，平均相對(duì)分子質(zhì)量不隨時(shí)間的變化而變化說(shuō)明總物質(zhì)的量不變，此反應(yīng)為非等體反應(yīng)，B正確；單位時(shí)間內(nèi)每消耗1.2mol H2同時(shí)生成0.4molH2O，說(shuō)的都是正反應(yīng)速率，C項(xiàng)錯(cuò)誤；反應(yīng)中H2O與CH3OH均是生成物且計(jì)量數(shù)數(shù)之比是1:1，所以二者的物質(zhì)的量濃度之比為1:1，且保持不變不能判定平衡，D錯(cuò)誤；

②A、正向反應(yīng)放熱，升高溫度，逆向移動(dòng)，比值減小，故A錯(cuò)誤；B、恒溫恒容下充入He(g)，反應(yīng)中各物質(zhì)的濃度保持不變，平衡不移動(dòng)，比值不變，故B錯(cuò)誤；C、將H2O(g)從體系中分離減小生成物濃度，平衡正向移動(dòng)，比值增大，故C正確； D、恒溫恒容再充入2 mol CO2和3 mol H2，相當(dāng)于對(duì)原平衡增大壓強(qiáng)，正向移動(dòng)，比值增大，故D正確。

              CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)

起始濃度（mol/L）    1       1.5           0        0

變化濃度（mol/L）   0.25     0.75          0.25      0.25

平衡濃度（mol/L）   0.75     0.75          0.25      0.25

  則：K=C(CH3OH)C(H2O)/C(CO2)C3(H2)= 0.20或；

要使K=1，應(yīng)該正向移動(dòng)，而K值只于溫度有關(guān)，所以，降低溫度，正向移動(dòng)可以使K=1，選C

（2）①原電池中電解質(zhì)陽(yáng)離子往正極移動(dòng)，故M處電極是負(fù)極，燃料電池的燃料作負(fù)極，故M區(qū)發(fā)生反應(yīng)的電極反應(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↑+2 OH-，pH值變?yōu)?3時(shí)， C（OH-）=10-1mol/L，n（OH-）=10-1mol/L×300mL×10-3L/mL=0.03mol，由方程式CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+，2Cl-+2H2O H2↑+Cl2↑+2 OH- 
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，CH3OH(l) ＋O2(g) ＝CO2(g) ＋2H2O(l)  ΔH＝－（c＋2d－a－b）kJ·mol-1

【思路點(diǎn)撥】本題考查了化學(xué)平衡的有關(guān)知識(shí)，電極反應(yīng)式的書寫，以及蓋斯定律的應(yīng)用，綜合性強(qiáng)，但難度不大。