Question

【題目】由于溫室效應(yīng)和資源短缺等問題，如何降低大氣中的CO2含量并加以開發(fā)利用，引起了各國的普遍重視。目前工業(yè)上有一種方法是用CO2生產(chǎn)燃料甲醇：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)。該反應(yīng)進行過程中能量的變化(單位為kJ·mol-1)如圖所示。請回答下列問題：

(1)觀察圖象可知上述反應(yīng)過程中，斷裂反應(yīng)物中的化學(xué)鍵吸收的總能量________(填“大于”“小于”或“等于”)形成生成物中的化學(xué)鍵釋放的總能量。

(2)甲醇的結(jié)構(gòu)類似于乙醇，試寫出甲醇的結(jié)構(gòu)式：______。甲醇分子中的化學(xué)鍵類型是____(填“離子鍵”或“共價鍵”)。

(3)科研人員開發(fā)出一種新型甲醇燃料電池。其電解質(zhì)溶液是KOH溶液，在該電池的負(fù)極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是________，發(fā)生的是________(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)。

(4)欲使合成甲醇的化學(xué)反應(yīng)速率加快，請寫出兩條措施：_______。

(5)下列事實能表明該反應(yīng)已達平衡狀態(tài)的是________(填序號)。

A. CO2(g)的濃度不再發(fā)生變化

B. 單位時間內(nèi)消耗1mol CO2的同時生成3mol H2

C. 在一個絕熱的容器中，混合物的溫度不再發(fā)生變化

D. 在一個容積固定的容器內(nèi)，壓強不再發(fā)生變化

Answer 1

【答案】小于 共價鍵 甲醇 氧化 升高溫度、使用合適的催化劑、增大壓強、增大反應(yīng)物的濃度等 ABCD

【解析】

(1)根據(jù)△H=反應(yīng)物鍵能之和-生成物鍵能之和=生成物能量之和-反應(yīng)物能量之和結(jié)合圖像判斷；

(2) 甲醇中C 原子形成四個共價鍵，H只有1個化學(xué)鍵，O形成2個化學(xué)鍵，結(jié)合乙醇的結(jié)構(gòu)，寫出甲醇的結(jié)構(gòu)式；根據(jù)共價鍵和離子鍵的形成特點分析判斷；

(3)燃料電池中燃料在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)；

(4)根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素分析解答；

(5)根據(jù)平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)：正逆反應(yīng)速率相等、各組分濃度保持不變分析判斷。

(1)根據(jù)圖像，反應(yīng)物能量高于生成物，反應(yīng)放熱，說明反應(yīng)物的鍵能之和小于生成物的鍵能之和，即斷裂反應(yīng)物中的化學(xué)鍵吸收的總能量小于形成生成物中的化學(xué)鍵釋放的總能量，故答案為：小于；

(2) 甲醇的結(jié)構(gòu)類似于乙醇，C原子形成四個共價鍵，H只有1個化學(xué)鍵，O形成2個化學(xué)鍵，結(jié)合乙醇的結(jié)構(gòu)可知甲醇的結(jié)構(gòu)式為：；兩種非金屬元素的原子間形成的是共價鍵，故答案為：；共價鍵；

(3) 新型甲醇燃料電池，電解質(zhì)溶液是KOH溶液，負(fù)極上甲醇發(fā)生氧化反應(yīng)，故答案為：甲醇；氧化；

(4)欲使反應(yīng)CO2(g)+3H2 (g)CH3OH (g)+H2O(g)速率加快，可以通過升高溫度、增大壓強、加入適當(dāng)?shù)拇呋瘎┑鹊却胧�實現(xiàn)，故答案為：升高溫度、使用合適的催化劑、增大壓強、增大反應(yīng)物的濃度等；

(5)A、CO2 (g)的濃度不再發(fā)生變化，說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故A正確；

B、單位時間內(nèi)，消耗1mol CO2的同時生成3mol H2，說明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達到了平衡狀態(tài)，故B正確；

C、在一個絕熱的容器中，溫度不再變化，說明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達到了平衡狀態(tài)，故C正確；

D、在一個容積固定的容器內(nèi)，該反應(yīng)前后氣體的體積不同，壓強不變，說明各組分濃度不變，反應(yīng)達到了平衡狀態(tài)，故D正確；

故選ABCD。