Question

目前，“低碳經濟”備受關注，CO2的產生及有效開發利用成為科學家研究的重要課題。試運用所學知識，解決下列問題：

（1）已知某反應的平衡表達式為：它所對應的化學反應為：__? ___

（2）—定條件下，將C(s)和H2O(g)分別加入甲、乙兩個密閉容器中，發生（1）中反應：其相關數據如下表所示：

容器	容積/L	溫度/℃	起始量/mol	平衡量/mol[	達到平衡所需時間/min
C(s)	H2O(g)	H2(g)
甲	2	T1	2	4	3.2	8
乙	1	T2	1	2	1,2	3

 

①T10C時，該反應的平衡常數K=_______

②乙容器中，當反應進行到1.5min時，H2O(g)的物質的量濃度_______ (填選項字母）。

A．=0.8 mol·L-1??? B．=1.4 mol·L-1??? C．<1.4 mol·L-1??? D．>1.4 mol·L-1

③丙容器的容積為1L，T1℃時，按下列配比充入C(s)、H2O(g)、CO2(g)和H2(g)， 達到平?? 衡時各氣體的體積分數與甲容器完全相同的是_______(填選項字母）。

A.0.6 mol、1.0 mol、0.5 mol、1.0 mol??

B． 0.6 mol、2.0 mol、0 mol、0 mol

C.1.0 mol、2.0 mol、1.0 mol、2.0 mol??????

D． 0.25 mol、0.5 mol、0.75 mol、1.5 mol

（3）在一定條件下，科學家利用從煙道氣中分離出CO2與太陽能電池電解水產生的H2合成甲醇，已知CH3OH、H2的燃燒熱分別為：△H＝－725.5kJ/mol、△H＝－285.8kJ/mol，寫出工業上以CO2、H2合成CH3OH的熱化學方程式：?????????????????????????????? 。

（4）將燃煤廢氣中的CO2轉化為甲醚的反應原理為：

2CO2(g）+ 6H2(g）CH3OCH3(g）+ 3H2O(g)

已知一定壓強下，該反應在不同溫度、不同投料比時，CO2的轉化率見下表：

投料比[n(H2）/ n(CO2)]	500 K	600 K	700 K	800 K
1.5	45%	33%	20%	12%
2.0	60%	43%	28%	15%
3.0	83%	62%	37%	22%

 

①該反應的焓變△H?? 0，熵變△S___0（填＞、＜或＝）。

②用甲醚作為燃料電池原料，在堿性介質中該電池負極的電極反應式?????????????? 。若以1.12 L·min-1（標準狀況）的速率向該電池中通入甲醚（沸點為-24.9 ℃），用該電池電解500 mL 2 mol·L-1 CuSO4溶液，通電0.50 min后，理論上可析出金屬銅???????? g。

 

Answer 1

【答案】

（1）C(s)+2H2O(g）CO2(g)+ 2H2 (g）(2分)

（2）①12.8 （1分，不寫單位不扣分，寫錯單位不得分）? ②C （2分）③?? AD（2分）

（3）CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(l)＋H2O(l）? △H＝－131.9kJ/mol（2分）

（4）①＜（1分），＜（1分）

②CH3OCH3 －12e－ ＋16OH－＝2CO32－ ＋11H2O(2分）? 9.6(2分)

【解析】

試題分析：（1）表達式中分子為產物，分母為反應物，因為有二氧化碳生成，故還有固體碳參加，固體不寫在平衡常數表達式中；

（2）①將容器甲中的相關數據代入平衡常數表達式中，注意將物質的量轉化成平衡時的濃度；②三分鐘水的轉化量為1.2mol，因為起始時濃度大，反應速率快，故1.5分鐘水的轉化量大于0.6mol，故1.5分鐘時水的濃度小于1.4mol/L；（3）寫出二氧化碳和氫氣反應生成甲醇和水的化學方程式、甲醇和氫氣燃燒熱的化學方程式，根據蓋斯定律得制取甲醇的反應的△H，寫出讓熱化學方程式；（4）①溫度升高，二氧化碳的轉化率減小，故正反應為放熱反應；因為氣體系數和減小，故熵變小于零；②負極甲醚失去電子在堿性溶液中生成碳酸根離子和水，通入的甲醚失去電子總數等于銅離子得到電子總數，根據電子守恒算出析出銅的質量。

考點：化學平衡常數表達式、化學平衡的移動、蓋斯定律的應用、電極反應式的書寫和應用電子守恒計算等知識