Question

合理利用资源，降低碳的排放，实施低碳经济是今后经济生活主流方向。
⑴下列措施不利于有效减少二氧化碳排放的是     。
A．植树造林，保护森林，保护植被
B．加大对煤和石油的开采，并鼓励使用石油液化气
C．推广使用节能灯和节能电器，使用空调时夏季温度不宜设置过低，冬天不宜过高
D．倡导出行时多步行和骑自行车，建设现代物流信息系统，减少运输工具空驶率
⑵科学家致力于二氧化碳的“组合转化”技术研究，如将CO₂和H₂以1∶4比例混合通入反应器，适当条件下反应可获得一种能源。完成以下化学方程式：CO₂＋4H₂       ＋2H₂O。
⑶CO₂合成生产燃料甲醇（CH₃OH）是碳减排的新方向。进行如下实验：某温度下在1 L的密闭容器中，充2 mol CO₂和6 mol H₂，发生：CO₂(g)+3H₂(g )CH₃OH(g)+H₂O(g)能判断该反应已达化学反应限度标志的是      （填字母）。
A．CO₂百分含量保持不变
B．容器中H₂浓度与CO₂浓度之比为3:1
C．容器中混合气体的质量保持不变
D．CO₂生成速率与CH₃OH生成速率相等
现测得CO₂和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如左下图所示。从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H₂）=          mol/（L·min）。
   
⑷CO在催化作用下也能生成甲醇：CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)；已知密闭容器中充有10 mol CO与20 mol H₂，CO的平衡转化率（α）与温度、压强的关系如右上图所示。
①若A、C两点都表示达到的平衡状态，则自反应开始到达平衡状态所需的时间t_A        t_C（填“大于”、“小于”或“等于”）。
②若A、B两点表示在某时刻达到的平衡状态，此时在A点时容器的体积为V_AL，则A、B两点时容器中，n(A)_总︰n(B)_总=          。
⑸以KOH为电解质的甲醇燃料电池总反应为：2CH₃OH+3O₂+4KOH= 2K₂CO₃+6H₂O，通入甲醇的电极为燃料电池的负极，正极发生的电极反应式为                    。

Answer 1

⑴B   ⑵CH₄    ⑶AD    0.375  ⑷①大于       ②5:4 ⑸O₂+2H₂O+4e^—=4OH^—

试题分析：（1）A、植树造林，保护森林，保护植被，可以吸收CO₂，减少CO₂的排放，A正确；B、石油和煤等均是化石燃料，不可再生，因此加大对煤和石油的开采，并鼓励使用石油液化气是不正确的，B不正确；C、推广使用节能灯和节能电器，使用空调时夏季温度不宜设置过低，冬天不宜过高，有利于节能减排，C正确；D、倡导出行时多步行和骑自行车，建设现代物流信息系统，减少运输工具空驶率，有利于节能减排，D正确，答案选B。
（2）根据原子守恒可知，反应中另外一种生成物是甲烷，即CO₂＋4H₂CH₄＋2H₂O。
（3）在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态，则A、CO₂百分含量保持不变可以说明反应达到平衡状态，A正确；B、平衡时浓度不再发生变化，但各物质的浓度之间不一定相等或满足某种关系，因此容器中H₂浓度与CO₂浓度之比为3:1不能说明反应达到平衡状态，B不正确；C、根据质量守恒定律可知容器中混合气体的质量始终保持不变，不能说明达到平衡状态，C不正确；D、CO₂生成速率与CH₃OH生成速率相等满足反应速率之比是相应的化学计量数之比，且反应速率是相反的，因此可以说明达到平衡状态，D正确，答案选AD；根据图像可知反应进行到12min时达到平衡状态，此时生成甲醇的浓度是1.5mol/L。所以根据方程式可知消耗氢气的浓度是1.5mol/L×3＝4.5mol/L，所以氢气表示的反应速率为4.5mol/L÷12min＝0.375 mol/（L·min）。
（4）①升高温度，反应速率增大，反应开始到达平衡状态所需的时间要少，所以反应开始到达平衡状态所需的时间t_A大于t_C；
②A点CO的转化率为0.5，则参加反应的CO为10mol×0.5=5mol，则：
CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）气体物质的量减少
1                                                   2
5mol                                            10mol
故A点平衡时，混合气体总的物质的量=10mol+20mol-10mol=20mol
B点CO的转化率为0.7，则参加反应的CO为10mol×0.7=7mol，则：
CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）气体物质的量减少
1                                    2
7mol                               14mol
故B点平衡时，混合气体总的物质的量=10mol+20mol-14mol=16mol
故A、B两点时容器内总气体的物质的量之比n（A）：n（B）=20mol：16mol=5：4。
（5）原电池中负极失去电子发生氧化反应，正极得到电子发生还原反应，所以在该原电池中氧气在正极通入，电解质溶液显碱性，则正极电极反应式为O₂+2H₂O+4e^—＝4OH^—。