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    工业上“固定”和利用CO2能有效地减轻“温室’效应。有一种用CO2生产甲醇燃料的方法：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH =－49.0 kJ·mol－1

    （1）在相同温度和容积不变时，能说明该反应已达平衡状态的是　   

    A．n(CO2)∶n(H2)∶n(CH3OH)∶n(H2O)＝1∶3∶1∶1

    B．容器内压强保持不变

    C．H2的消耗速率与CH3OH的消耗速率之比为3∶1

    D．容器内的密度保持不变

    （2）一定温度时将6 mol CO2和8 mol H2充入2L的密闭容器中，测得H2的物质的量随时间变化如图所示(实线)。图中数据a(1，6)代表的意思是：在1 min时H2的物质的量是6 mol。

    ① a点正反应速率　　逆反应速率(填“大于”、“等于”或“小于”)。

    ② 仅改变某一实验条件时，测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示，曲线Ⅰ对应的实验条件改变是　       ，曲线Ⅱ对应的实验条件改变是　   　  　。

    ③ 在题给图中绘出加入催化剂对应的曲线。

    ④ 结合图给实线的数据，计算该温度时反应的化学平衡常数。（写出计算过程）

    （3）甲醇可用以制燃料电池，常用KOH作电解质溶液，负极的电极反应式为：        。

     

    【答案】

    （16分）

    （1）BC（3分，只选B或C得1分，全对得3分，凡其它有错答案不得分）

    （2）① 大于（1分）     ② 升高温度 （2分）     增大压强（2分）

    ③（2分）

    ④K=0.5L2 •mol－2 （计算过程见解析）

    （三段式正确得1分，平衡常数表达式1分，带单位表达式1分，计算结果含单位1分）

    （3）CH3OH+8OH－—6e－=CO32－+ 6H2O（ 2分，未配平扣1分）   

    【解析】

    试题分析：（1）各组分变化的物质的量之比等于化学方程式中的系数之比，平衡时物质的量之比不一定等于系数之比，故A选项错误；正反应是气体物质的量减小的方向，因此从正反应开始进行时，容器内气体物质的量逐渐减小，压强逐渐减小，若压强保持不变，说明气体总的物质的量保持不变，反应已达平衡，故B选项正确；氢气是反应物，其消耗速率为v正(H2)，甲醇是生成物，其消耗速率为v逆(CH3OH)，二者之比等于化学方程式中相应的系数之比，说明反应已达平衡，故C选项正确；各组分都是气体，则容器内气体的总质量和容器的体积都保持不变，因此容器内气体的密度始终不变，不能说明反应已达平衡，故D选项错误；（2）①氢气是反应物，从正反应开始进行时，其物质的量逐渐减小，a点表示氢气的物质的量还没有达到极限，还能继续减小，说明此时反应还在向正反应方向进行，所以v正(H2)> v逆(H2)；②读图可得，曲线I先达到平衡，且平衡时氢气的物质的量比原平衡大，说明采取的条件既能增大反应速率，又能使平衡向逆反应方向移动，根据外界条件对反应速率和平衡移动的影响规律推断，只有升高温度才能得到曲线I，因为正反应是放热反应；只有增大压强才能得到曲线II，因为正反应是气体体积减小的方向；③无催化剂变为有催化剂，只能加快反应速率，缩短达到平衡的时间，不能使平衡移动，不能改变氢气起始时和平衡时的物质的量，由此可以画出加入催化剂时氢气的物质的量随反应时间变化的示意图，并作出必要的标注；④用三行数据法和定义式求平衡常数，则：

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

    起始浓度/mol•L－1        3        4           0         0

    变化浓度/mol•L－1        1        3           1         1

    平衡浓度/mol•L－1        2        1           1               1（2分）

    K===0.5L2 •mol－2；

    （4）强碱溶液中燃料电池负极反应式的书写可以分四步进行：首先，根据元素化合价变化情况确定负极的主要反应物和产物；其次，根据化合价升高总数确定失去电子数；第三，用氢氧根离子平衡反应物和生成物的电荷总数，使左右电荷守恒；最后，用水使左右氢、氧原子个数守恒；综上所述，甲醇碱性燃料电池负极反应式为CH3OH+8OH－—6e－==CO32－+ 6H2O。

    考点：考查化学反应原理，涉及化学平衡状态的标志、化学反应进行的方向、外界条件对反应速率和平衡移动的影响图像、物质的量浓度的计算、化学平衡常数的计算、碱性燃料电池负极反应式的书写等。

     

    练习册系列答案
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    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    （2013?临沂三模）工业上“固定”和利用CO2能有效地减轻“温室效应”．
    （1）目前工业上利用CO2来生产燃料甲醇，可将CO2变废为宝．已知常温常压下：
    ①CH3OH（l）+O2（g）═CO（g）+2H2O（g）△H=-354.8kJ/mol
    ②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-566kJ/mol
    则反应2CO2（g）+4H2O（g）═2CH3OH（l）+3O2（g）△H=
    +1275.6
    +1275.6
    kJ?mol-1
    （2）T℃时，已知反应：CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）△H＜0．在T℃下，将2mol CO2和2mol H2充入1L的密闭容器中，测得H2的物质的量随时间的变化情况如图中曲线I所示．
    ①按曲线I计算反应从0到4min时，υ（H2）=
    0.25mol/（L?min）
    0.25mol/（L?min）
    ．
    ②在T℃时，若仅改变某一外界条件时，测得H2的物质的量随时间的变化情况如图中曲线Ⅱ所示，则改变的外界条件为
    增大二氧化碳的浓度
    增大二氧化碳的浓度
    ．计算该反应按曲线II进行，达到平衡时，容器中c（CO2）=
    4.5mol/L
    4.5mol/L
    ．
    （3）已知25℃时，乙酸和碳酸的电离平衡常数如下表：
    物质的化学式 CH3COOH H2CO3
    电离平衡常数 K=1.8×10-5   K1=4.3×10-7   K2=5.6×10-11
    ①用饱和氨水吸收CO2可得到NH4HCO3溶液．若已知CH3COONH4溶液pH=7，则 NH4HCO3溶液显
    碱性
    碱性
    （填“酸性”、“碱性”或“中性”）．
    ②在25℃时，在乙酸溶液中加入一定量的NaHCO3，保持温度不变，所得混合液的pH=6，那么混合液中
    c(CH3COO-)
    c(CH3COOH)
    =
    18
    18
    ．
    ③向0.1mol?L -1CH3COOH溶液中加入少量CH3COONa晶体，保持温度不变，下列有关说法正确的是
    ad
    ad
    （填代号）．
    a．溶液的pH增大             b．CH3COOH的电离程度增大
    c．溶液的导电能力减弱       d．溶液中c（OH-）?c（H+）不变．

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    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    （1）如图1，横坐标为溶液的pH，纵标为金属离子的物质的量浓度的对数（当溶液中金属离子浓度≤10-5mol?L-1时，可认为沉淀完全）．试回答下列问题：
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    ①腐蚀铜板后的溶液中，若Cu2+、Fe3+和Fe2+浓度均为0.1mol?L-1，今向混合溶液中通入氨气调节溶液的pH=5.6时，溶液中存在的金属阳离子为
     

    ②从图1中数据计算可得Fe（OH）2的溶度积Ksp[Fe（OH）2]=
     

    （2）25℃时，测得浓度为0.1mol?L-1的HA溶液的pH=3，则HA的电离常数Ka=
     

    （3）固定和利用CO2能有效地利用资源，并减少空气中的温室气体．工业上有一种用CO2来生产甲醇燃料的方法：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.0kJ?mol-1某科学实验将6molCO2和8molH2充入2L密闭容器中，测得H2的物质的量随时间变化如2图所示（实线）．图中数据a（1，6）代表的意思是：在1 min时H2的物质的量是6mol．
    ①下列时间段平均反应速率最大的是
     
    ，最小的是
     
    ．
    A.0-1min   B.1-3min  C.3-8min  D.8-11min
    ②仅改变某一实验条件再进行两次实验测得H2的物质的量随时间变化如图2中虚线所示，曲线Ⅰ对应的实验改变的条件是
     
    ，曲线Ⅱ对应的实验改变的条件是
     
    ．
    ③根据该反应特点，此反应自发进行的条件是
     
    （填“高温”、“低温”或“任何温度”）．
    （4）铁是一种廉价的金属，除了做为重要的结构材料外，现又有了新的用途，磷酸聚合物铁锂电池以其廉价、高容量和安全性逐渐占据市场．高铁电池的研究也在进行中．下图是高铁电池的实验装置：
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    已知放电后，两极反应均生成Fe的+3价的化合物．
    ①该电池放电时正极发生的电极反应是
     
    ．
    ②若该电池属于二次电池，则充电时阴极反应的电极反应式为
     
    ．

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    科目：高中化学 来源：临沂三模 题型：问答题

    工业上“固定”和利用CO2能有效地减轻“温室效应”．
    （1）目前工业上利用CO2来生产燃料甲醇，可将CO2变废为宝．已知常温常压下：
    ①CH3OH（l）+O2（g）═CO（g）+2H2O（g）△H=-354.8kJ/mol
    ②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-566kJ/mol
    则反应2CO2（g）+4H2O（g）═2CH3OH（l）+3O2（g）△H=______kJ?mol-1
    （2）T℃时，已知反应：CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）△H＜0．在T℃下，将2mol CO2和2mol H2充入1L的密闭容器中，测得H2的物质的量随时间的变化情况如图中曲线I所示．
    ①按曲线I计算反应从0到4min时，υ（H2）=______．
    ②在T℃时，若仅改变某一外界条件时，测得H2的物质的量随时间的变化情况如图中曲线Ⅱ所示，则改变的外界条件为______．计算该反应按曲线II进行，达到平衡时，容器中c（CO2）=______．
    （3）已知25℃时，乙酸和碳酸的电离平衡常数如下表：
    物质的化学式 CH3COOH H2CO3
    电离平衡常数 K=1.8×10-5   K1=4.3×10-7   K2=5.6×10-11
    ①用饱和氨水吸收CO2可得到NH4HCO3溶液．若已知CH3COONH4溶液pH=7，则 NH4HCO3溶液显______（填“酸性”、“碱性”或“中性”）．
    ②在25℃时，在乙酸溶液中加入一定量的NaHCO3，保持温度不变，所得混合液的pH=6，那么混合液中
    c(CH3COO-)
    c(CH3COOH)
    =______．
    ③向0.1mol?L -1CH3COOH溶液中加入少量CH3COONa晶体，保持温度不变，下列有关说法正确的是______（填代号）．
    a．溶液的pH增大             b．CH3COOH的电离程度增大
    c．溶液的导电能力减弱       d．溶液中c（OH-）?c（H+）不变．
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    科目：高中化学 来源：2013年山东省临沂市高考化学三模试卷（解析版） 题型：解答题

    工业上“固定”和利用CO2能有效地减轻“温室效应”．
    （1）目前工业上利用CO2来生产燃料甲醇，可将CO2变废为宝．已知常温常压下：
    ①CH3OH（l）+O2（g）═CO（g）+2H2O（g）△H=-354.8kJ/mol
    ②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-566kJ/mol
    则反应2CO2（g）+4H2O（g）═2CH3OH（l）+3O2（g）△H=______kJ?mol-1
    （2）T℃时，已知反应：CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）△H＜0．在T℃下，将2mol CO2和2mol H2充入1L的密闭容器中，测得H2的物质的量随时间的变化情况如图中曲线I所示．
    ①按曲线I计算反应从0到4min时，υ（H2）=______．
    ②在T℃时，若仅改变某一外界条件时，测得H2的物质的量随时间的变化情况如图中曲线Ⅱ所示，则改变的外界条件为______．计算该反应按曲线II进行，达到平衡时，容器中c（CO2）=______．
    （3）已知25℃时，乙酸和碳酸的电离平衡常数如下表：
    物质的化学式CH3COOHH2CO3
    电离平衡常数K=1.8×10-5  K1=4.3×10-7  K2=5.6×10-11
    ①用饱和氨水吸收CO2可得到NH4HCO3溶液．若已知CH3COONH4溶液pH=7，则 NH4HCO3溶液显______（填“酸性”、“碱性”或“中性”）．
    ②在25℃时，在乙酸溶液中加入一定量的NaHCO3，保持温度不变，所得混合液的pH=6，那么混合液中=______．
    ③向0.1mol?L -1CH3COOH溶液中加入少量CH3COONa晶体，保持温度不变，下列有关说法正确的是______（填代号）．
    a．溶液的pH增大             b．CH3COOH的电离程度增大
    c．溶液的导电能力减弱       d．溶液中c（OH-）?c（H+）不变．

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