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    由于温室效应和资源短缺等问题，如何降低大气中的CO2含量并加以开发利用，引起了各国的普遍重视．目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇．一定条件下发生反应：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g），如图1表示该反应进行过程中能量（单位为kJ?mol-1）的变化．

    （1）关于该反应的下列说法中，正确的是
    C
    C
    ．
    A．△H＞0，△S＞0；    B．△H＞0，△S＜0；
    C．△H＜0，△S＜0；    D．△H＜0，△S＞0．
    （2）该反应平衡常数K的表达式为
    c(CH3OH)．c(H2O)
    c(CO2)．c3(H2)
    c(CH3OH)．c(H2O)
    c(CO2)．c3(H2)
    ．
    （3）温度降低，平衡常数K
    增大
    增大
    （填“增大”、“不变”或“减小”）．
    （4）为探究反应原理，现进行如下实验：在体积为1L的恒容密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时问变化如图2所示．从反应开始到平衡，用氢气浓度变化表示的平均反应速率v（H2）：
    0.225
    0.225
     mol?L-1?min-1．
    （5）下列措施中能使（4）中n（CH3OH）/n（CO2）增大的有
    CD
    CD
    ．
    A．升高温度；
    B．加入催化剂；
    C．将H2O（g）从体系中分离；
    D．再充入1molCO2和3molH2；
    E．充入He（g），使体系总压强增大．
    （6）生成的甲醇可设计为燃料电池，如图3现有甲装置为原电池，乙装置为电解池．
    ①b电极上发生的电极反应式为：
    CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O
    CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O
    ．
    ②若甲中有0.1mol CH3OH参加反应，则乙装置中生成的气体在标准状况下的体积共为
    7.84
    7.84
    L．
    分析：（1）根据反应物和生成物总能量相对大小确定焓变，根据气体分子数相对多少确定熵变；
    （2）平衡常数K=
    c(CH3OH)．c(H2O)
    c(CO2)．c3(H2)
    ；
    （3）降低温度，平衡向吸热反应方向移动；
    （4）根据图象计算甲醇的平均反应速率，再根据同一可逆反应同一时间段内，各物质的反应速率之比等于其计量数之比计算氢气的反应速率；
    （5）n（CH3OH）/n（CO2）增大，则平衡向正反应方向移动，根据外界条件对化学平衡的影响分析；
    （6）①甲醇燃料电池中，甲醇易失电子发生氧化反应，则通入甲醇的电极为负极；
    ②甲醇失电子的物质的量=0.1mol×[4-（-2）]=0.6mol，
    乙装置中阳极上氢氧根离子放电生成氧气，阴极上铜离子完全析出时得电子的物质的量=1mol/L×0.1L×2=0.2mol＜0.6mol，所以阴极上还有氢气生成，根据转移电子守恒计算乙装置中生成气体的体积．
    解答：解：（1）根据图象知，反应物总能量大于生成物总能量，则该反应是放热反应，所以△H＜0，根据方程式知，该反应中反应前后气体分子数减少，则熵减小，所以△S＜0，故选C；
    （2）平衡常数K=
    c(CH3OH)．c(H2O)
    c(CO2)．c3(H2)
    ，故答案为：
    c(CH3OH)．c(H2O)
    c(CO2)．c3(H2)
    ；
    （3）该反应的正反应是放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动，则反应物浓度减小，生成物浓度增大，所以平衡常数增大，故答案为：增大；
    （4）根据图象计算v（CH3OH）=
    0.75mol/L
    10min
    =0.075mol/（L．min），同一可逆反应同一时间段内，各物质的反应速率之比等于其计量数之比，所以v（H2）=3v（CH3OH）=0.225 mol/（L．min），
    故答案为：0.225；
    （5）n（CH3OH）/n（CO2）增大，则平衡向正反应方向移动，
    A．升高温度，平衡向逆反应方向移动，则n（CH3OH）/n（CO2）减小，故错误；
    B．加入催化剂，平衡不一定，所以n（CH3OH）/n（CO2）不变，故错误；
    C．将H2O（g）从体系中分离，平衡向正反应方向移动，则n（CH3OH）/n（CO2）增大，故正确；
    D．再充入1molCO2和3molH2，平衡向正反应方向移动，且相当于增大压强，促进平衡向正反应方向移动，所以二氧化碳的转化率增大，所以n（CH3OH）/n（CO2）增大，故正确；
    E．充入He（g），使体系总压强增大，则各物质的浓度不变，所以平衡不一定，则n（CH3OH）/n（CO2）不变，故错误；
    故选CD；
    （6）①甲醇燃料电池中，甲醇易失电子发生氧化反应，则通入甲醇的电极为负极，电极反应式为：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O，
    故答案为：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O；
    ②甲醇失电子的物质的量=0.1mol×[4-（-2）]=0.6mol，
    乙装置中阳极上氢氧根离子放电生成氧气，串联电路中转移电子相等，所以乙中阳极上生成氧气的体积=
    0.6mol
    4
    ×22.4L/mol    =3.36L，
    阴极上铜离子完全析出时得电子的物质的量=1mol/L×0.1L×2=0.2mol＜0.6mol，所以阴极上还有氢气生成，生成氢气的体积=
    0.6mol-0.2mol
    2
    ×22.4L/mol    =4.48L，
    所以乙池中生成气体体积=3.36L+4.48L=7.84L，
    故答案为：7.84．
    点评：本题考查了原电池和电解池原理、化学平衡移动原理等知识点，根据外界条件对化学平衡的影响、原电池和电解池原理来分析解答，注意（6）②装置阴极上不仅析出铜还析出氢气，首先根据转移电子相等确定阴极上析出的物质，否则易导致错误，为易错点．
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    相关习题

    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    （2008?安庆模拟）Ⅰ．由于温室效应和资源短缺等问题，如何降低大气中的CO2含量并加以开发利用，引起了各国的普遍重视．目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇．一定条件下发生反应：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g），如右上图表示该反应进行过程中能量（单位为kJ?mol-1）的变化．
    （1）为探究反应原理，现进行如下实验：T1℃时，在体积为1L的密闭容器中，充入1mol CO2和3mol H2，测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如右下图所示．从反应开始到平衡，用氢气浓度变化表示的平均反应速率v（H2）=
    0.225
    0.225
    mol?L-1?min-1．
    （2）该反应平衡常数K的表达式为
    5.3
    5.3
    ．
    （3）温度变为T2℃（T1＞T2），平衡常数K
    增大
    增大
    （填“增大”、“不变”或“减小”）．
    （4）不能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是
    D
    D
    ．
    A．容器中压强不变        B．混合气体中  c（CO2）不变
    C．v正（H2）=v逆（H2O）    D．c（CO2）=c（CO）
    （5）下列措施中能使n（CH3OH）/n（CO2）增大的有
    CD
    CD
    ．
    A．升高温度；      B．加入催化剂；    C．将H2O（g）从体系中分离；
    D．再充入1molCO2和3molH2；   E．充入He（g），使体系总压强增大．
    Ⅱ．在温度t℃下，某NaOH的稀溶液中c（H+）=10-amol/L，c（OH-）=10-bmol/L，已知a+b=12
    该温度下水的离子积Kw=
    1×10-12
    1×10-12
    ；t
    大于
    大于
    25℃（填“大于”、“小于”或“等于”）．向该溶液中逐滴加入pH=c的盐酸（t℃），测得混合溶液的部分pH如表所示．
    序号 NaOH溶液的体积/mL 盐酸的体积/mL 溶液的pH
    ① 20.00 0.00 8
    ② 20.00 20.00 6
    假设溶液混合前后的体积变化忽略不计，则c为
    4
    4
    ．

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    由于温室效应和资源短缺等问题，如何降低大气中的CO2含量并加以开发利用，引起了各国的普遍重视．目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇．一定条件下发生反应：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g），图1表示该反应进行过程中能量（单位为kJ?mol-1）的变化．

    （1）写出该反应的热化学方程式
    CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H=-（n-m）kJ?mol?1
    CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H=-（n-m）kJ?mol?1
    ．
    （2）关于该反应的下列说法中，正确的是
    C
    C
    ．
    A．△H＞0，△S＞0                 B．△H＞0，△S＜0
    C．△H＜0，△S＜0                 D．△H＜0，△S＞0
    （3）该反应的平衡常数K的表达式为：
    c(CH3OH)?c(H2O)
    c(CO2)?c3(H2)
    c(CH3OH)?c(H2O)
    c(CO2)?c3(H2)
    ．
    （4）温度降低，平衡常数K
    增大
    增大
    （填“增大”、“不变”或“减小”）．
    （5）为探究反应原理，现进行如下实验：在体积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图2所示．从反应开始到平衡，用氢气浓度变化表示的平均反应速率v （H2）=
    0.225mol/（L．min）
    0.225mol/（L．min）
    ．
    （6）下列措施中能使n（CH3OH）/n（CO2）增大的有
    C
    C
    ．
    A．升高温度                      B．加入催化剂
    C．将H2O（g）从体系中分离          D．充入He（g），使体系总压强增大．

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    由于温室效应和资源短缺等问题，如何降低大气中的CO2含量并加以开发利用，引起了各国的普遍重视．目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇．一定条件下发生反应：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g），图1表示该反应进行过程中能量的变化．

    （1）关于该反应的下列说法中，正确的是
    C
    C
    ．
    A．△H＞0，△S＞0； B．△H＞0，△S＜0；
    C．△H＜0，△S＜0； D．△H＜0，△S＞0．
    （2）该图中能量的最高点和最低点之间的差值代表
    逆反应的活化能
    逆反应的活化能

    （3）为探究反应原理，现进行如下实验：在体积为1L的密闭容器中，充入1mol CO2
    和3mol H2，测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图2所示．从反应开始到平衡用氢气浓度变化表示的平均反应速率v（H2）
    0.225
    0.225
    mol?L-1?min-1．
    （4）肼（N2H4）是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料．已知在101kPa时，32.0gN2H4在氧气中完全燃烧生成氮气，放出热量624kJ（25℃时），N2H4完全燃烧反应的热化学方程式是：
    N2H4（l）+O2（g）=N2（g）+2H2O（l）△H=-624KJ/mol
    N2H4（l）+O2（g）=N2（g）+2H2O（l）△H=-624KJ/mol
    ．

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    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    （2012?开封二模）由于温室效应和资源短缺等问题，如何降低大气中的CO2含量并加以开发利用，引起了各国的普遍重视．
    （1）目前，用超临界CO2（其状态介于气态和液态之间）代替氟利昂作冷剂已成为一种趋势，这一做法对环境的积极意义在于
    保护臭氧层
    保护臭氧层
    ．
    （2）将CO2转化成有机物可有效实现碳循环．CO2转化成有机物的例子很多，如：
    a.6CO2+6H2O
    光合
    作用
    C6H12O6+6O2      b．CO2+3H2
    催化剂
    △
    CH3OH+H2O
    c．CO2+CH4
    催化剂
    △
    CH3COOH          d.2CO2+6H2
    催化剂
    △
    CH2=CH2+4H2O
    以上反应中，最节能的是
    a
    a
    ，原子利用率最高的是
    c
    c
    ．
    （3）若有4.4kg CO2与足量H2恰好完全反应，生成气态的水和甲醇，可放出4947kJ的热量，试写出该反应的热化学方程式
    CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.47kJ/mol
    CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.47kJ/mol
    ．
    （4）为探究用CO2来生产燃料甲醇的反应原理，现进行如下实验：在一恒温恒容密闭容器，充入1mol CO2和3molH2，进行反应．测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图所示．从反应开始到平衡v（H2）=
    0.225 mol?L-1?min-1
    0.225 mol?L-1?min-1
    ；CO2的转化率=
    75%
    75%
    ；该温度下的平衡常数数值=
    5.33
    5.33
    ．能使平衡体系中n（CH3OH）/n（CO2）增大的措施有
    将H2O（g）从体系中分离
    将H2O（g）从体系中分离
     （任写一条）．
    （5）CO2在自然界循环时可与CaCO3反应，CaCO3是一种难溶物质，其Ksp=2.8×10-9．CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀，现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合，若Na2CO3溶液的浓度为4×10-4mol/L，则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为
    2.8×10-5mol/L
    2.8×10-5mol/L
    ．

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    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    Ⅰ：由于温室效应和资源短缺等问题，如何降低大气中的CO2含量并加以开发利用，引起了各国的普遍重视．目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇．一定条件下发生反应：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g），△H＜0
    （1）该反应平衡常数K的表达式为
     
    ．温度降低，平衡常数K
     
    （填“增大”、“不变”或“减小”）．
    （2）为探究反应原理，现进行如下实验：在体积为1L的密闭容器中，充入1mol CO2和3mol H2，测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图1所示．从反应开始到平衡，用氢气浓度变化表示的平均反应速率v（H2）为
     
    ．
    （3）下列措施中能使n（CH3OH）/n（CO2）增大的有
     
    ．
    A．升高温度；      B．加入催化剂；C．将H2O（g）从体系中分离；D．再充入1mol CO2和3mol H2；
    E．充入He（g），使体系总压强增大．
    （4）如图2所示，在甲、乙两容器中分别充入物质的量之比为1：3 的CO2和H2，使甲、乙两容器初始容积相等．在相同温度下发生反应，并维持反应过程中温度不变．甲和乙相比，转化程度更大的是
     
    ，且知乙容器中CO2的转化率随时间变化的图象如图3所示，请在图3中画出甲容器中CO2的转化率随时间变化的图象．并请说明以CO2为原料生产燃料甲醇的优点是
     
    （写出一条即可）．
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    Ⅱ：一定常温下，FeS的KSP=2.5×10-18，H2S饱和溶液在该温度下，[H+]与[S2-]存在着以下关系：[H+]2?[S2-]=1.0×10-21．在该温度下，将适量FeS投入H2S饱和溶液中，欲使溶液中[Fe2+]达到1mol/L，应调节溶液的pH为
     
    （用对数形式表示）．（写出计算过程）

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