Question

二氧化碳是引起“溫室效應”的主要物質，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)生的反應為：

CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)  △H＝－akJ·mol-1（a＞0），測得CO2(g)和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如右圖所示。

①能說明該反應已達平衡狀態(tài)的是         。

   A． CO2的體積分數(shù)在混合氣體中保持不變

B． 混合氣體的平均相對分子質量不隨時間的變化而變化

C． 單位時間內(nèi)每消耗1.2mol H2，同時生成0.4molH2O

D． 反應中H2O與CH3OH的物質的量濃度之比為1:1，且   保持不變

②下列措施中能使增大的是            （選填編號）。

    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計算該溫度下此反應的平衡常數(shù)K＝       。若改變條件          （填選項），可使K＝1。

A．增大壓強         B．增大反應物濃度 

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區(qū)發(fā)生反應的電極反應式為                                 。

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），假設溶液體積為300mL，當溶液的pH值變?yōu)?3時（在常溫下測定），理論上消耗甲醇的質量為

        （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）燃燒熱的熱化學方程式為：                             。

Answer 1

【知識點】化學平衡的判斷與移動、平衡常數(shù)的應用、電化學、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明該反應已達平衡狀態(tài)，A正確；平均相對分子質量數(shù)值上等于總質量比上總物質的量，平均相對分子質量不隨時間的變化而變化說明總物質的量不變，此反應為非等體反應，B正確；單位時間內(nèi)每消耗1.2mol H2同時生成0.4molH2O，說的都是正反應速率，C項錯誤；反應中H2O與CH3OH均是生成物且計量數(shù)數(shù)之比是1:1，所以二者的物質的量濃度之比為1:1，且保持不變不能判定平衡，D錯誤；

②A、正向反應放熱，升高溫度，逆向移動，比值減小，故A錯誤；B、恒溫恒容下充入He(g)，反應中各物質的濃度保持不變，平衡不移動，比值不變，故B錯誤；C、將H2O(g)從體系中分離減小生成物濃度，平衡正向移動，比值增大，故C正確； D、恒溫恒容再充入2 mol CO2和3 mol H2，相當于對原平衡增大壓強，正向移動，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，應該正向移動，而K值只于溫度有關，所以，降低溫度，正向移動可以使K=1，選C

（2）①原電池中電解質陽離子往正極移動，故M處電極是負極，燃料電池的燃料作負極，故M區(qū)發(fā)生反應的電極反應式為：CH3OH－6e－＋H2O＝CO2＋6H＋ 

②用惰性電極，電解飽和食鹽水總的電極反應式為2Cl-+2H2O H2↑+Cl2↑+2 OH-，pH值變?yōu)?3時， 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

【思路點撥】本題考查了化學平衡的有關知識，電極反應式的書寫，以及蓋斯定律的應用，綜合性強，但難度不大。