Question

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＝－akJ·mol-1（a＞0），测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如右图所示。

①能说明该反应已达平衡状态的是         。

   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． 反应中H2O与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1，且   保持不变

②下列措施中能使增大的是            （选填编号）。

    A．升高温度                         B．恒温恒容下充入He(g)

    C．将H2O(g)从体系中分离             D．恒温恒容再充入2 mol CO2和3 mol H2

③计算该温度下此反应的平衡常数K＝       。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），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

【知识点】化学平衡的判断与移动、平衡常数的应用、电化学、盖斯定律

【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各组分的百分含量不再改变能说明该反应已达平衡状态，A正确；平均相对分子质量数值上等于总质量比上总物质的量，平均相对分子质量不随时间的变化而变化说明总物质的量不变，此反应为非等体反应，B正确；单位时间内每消耗1.2mol H2同时生成0.4molH2O，说的都是正反应速率，C项错误；反应中H2O与CH3OH均是生成物且计量数数之比是1:1，所以二者的物质的量浓度之比为1:1，且保持不变不能判定平衡，D错误；

②A、正向反应放热，升高温度，逆向移动，比值减小，故A错误；B、恒温恒容下充入He(g)，反应中各物质的浓度保持不变，平衡不移动，比值不变，故B错误；C、将H2O(g)从体系中分离减小生成物浓度，平衡正向移动，比值增大，故C正确； D、恒温恒容再充入2 mol CO2和3 mol H2，相当于对原平衡增大压强，正向移动，比值增大，故D正确。

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

起始浓度（mol/L）    1       1.5           0        0

变化浓度（mol/L）   0.25     0.75          0.25      0.25

平衡浓度（mol/L）   0.75     0.75          0.25      0.25

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

要使K=1，应该正向移动，而K值只于温度有关，所以，降低温度，正向移动可以使K=1，选C

（2）①原电池中电解质阳离子往正极移动，故M处电极是负极，燃料电池的燃料作负极，故M区发生反应的电极反应式为：CH3OH－6e－＋H2O＝CO2＋6H＋ 

②用惰性电极，电解饱和食盐水总的电极反应式为2Cl-+2H2O H2↑+Cl2↑+2 OH-，pH值变为13时， 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   则：m（CH3OH）=32g×0.03mol÷6mol=0.16g；

（3）应用盖斯定律解题，CH3OH(l) ＋O2(g) ＝CO2(g) ＋2H2O(l)  ΔH＝－（c＋2d－a－b）kJ·mol-1

【思路点拨】本题考查了化学平衡的有关知识，电极反应式的书写，以及盖斯定律的应用，综合性强，但难度不大。