Question

（共12分）随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视，如何降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用CO₂，引起了各国的普遍重视。

Ⅰ.目前工业上有一种方法是用CO₂来生产燃料甲醇。为探究该反应原理，进行如下实验，在体积为1L的密闭容器中，充入1mol CO₂和3.25 mol H₂，在一定条件下发生反应，测定CO₂、CH₃OH(g)和H₂O(g)的浓度随时间变化如下图所示：

（1）从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率＝          mol/(L·min)

（2）该条件下CO₂的转化率为            。

（3）下列措施中能使n(CH₃OH)/n(CO₂)增大的是                   。

A．升高温度                             B．恒容时充入氮气

C．将水蒸气从体系中分离                  D．用更有效的催化剂

Ⅱ.下图是一个乙醇燃料电池工作时的示意图，乙池中的两个电极一个是石墨电极，一个是铁电极，工作时M、N两个电极的质量都不减少，请回答下列问题：

（1）M极的电极材料为             。

（2）加入乙醇的铂电极的电极反应式为                                 。

（3）在此过程中乙池中某一电极析出金属银4.32g时，此时乙池溶液的体积为400mL，则乙池中溶液的pH为           。

（4）若在常温常压下，1g C₂H₅OH燃烧生成CO₂和液态H₂O时放出29.71kJ热量，表示该反应的热化学方程式为                      。

 

Answer 1

【答案】

（14分）

Ⅰ：（1） 0.225  （2） 75% （3） C

Ⅱ：（1） 铁 （2）C₂H₅OH－12e+16OH^—=2CO₃^2—+11H₂O

（3） 1 （4）C₂H₅OH（l）+3O₂（g）   2CO₂（g）+3H₂O（l） △H=－1366.7kJ/mol

【解析】

试题分析：Ⅰ.（1）①v（CO₂）= =0.075mol/（L?min），则v（H₂）=3×v（CO₂）=0.225mol/（L?min），故答案为：0.225；

（2）由（1）得知，CO₂反应了0.75mol，所以CO₂的转化率等于0.75mol*100%/1mol=75%；

（3）使n(CH₃OH)/n(CO₂)增大应使平衡向正反应方向移动：

A．该反应正反应为放热反应，则升高温度平衡向逆反应方向移动，故A错误；

B．充入He气，参加反应的物质的浓度不变，平衡不移动，故B错误；

C．将H₂O（g）从体系中分离，生成物浓度减小，平衡向正反应方向移动，故C正确；

D．使用催化剂只能加快反应速率，不能使化学平衡移动，故D错误。

故答案为：C。

Ⅱ.（1）作时M、N两个电极的质量都不减少，M为阴极得到电子，N为阳极是失电子的，综合分析，M极的电极材料为铁。

（2）加入乙醇的电极是负极，失去电子，电极反应式为C₂H₅OH－12e+16OH^—=2CO₃^2—+11H₂O。

（3）发生的反应为：

阴极反应：4Ag⁺ 4e^- ==4Ag

阳极反应：4OH^- +4e^- ==2H₂O+O₂↑

总反应:4AgNO₃ + 2H₂O ==4HNO₃ + 4Ag+ O₂↑

N(Ag)=4.32g/108(g/mol)=0.04mol，n(HNO₃)=0.04mol，即n(H⁺)=0.04mol，c(H⁺)=0.04mol/0.4L=0.1mol/L，PH=1。

考点：物质的量或浓度随时间的变化曲线 原电池和电解池的工作原理 化学平衡常数的含义 化学平衡的影响因素

点评：本题考查较为综合，涉及反应速率、平衡常数、平衡移动以及电化学等知识，题目难度不大，注意把握影响平衡移动的因素以及平衡移动方向的判断。