Question

（本题16分）降低大气中CO₂的含量和有效地开发利用CO₂正成为研究的主要课题。

（1）已知在常温常压下：

① 2CH₃OH(l) ＋ 3O₂(g) ＝ 2CO₂(g) ＋ 4H₂O(g)   ΔH ＝－1275.6 kJ/mol

② 2CO (g)+ O₂(g) ＝ 2CO₂(g)   ΔH ＝－566.0 kJ/mol

③ H₂O(g) ＝ H₂O(l)   ΔH ＝－44.0 kJ/mol

写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：                      。

（2）在容积为2L的密闭容器中，充入2mol CO₂和6mol H₂，在温度500℃时发生反应：

CO₂（g）+ 3H₂（g）CH₃OH（g）+ H₂O（g） △H<0。CH₃OH的浓度随时间变化如图。回答有关问题：

①从反应开始到20分钟时，H₂的平均反应速率v(H₂)＝_________________。

②从30分钟到35分钟达到新的平衡，改变的条件可能是              。

A. 增大压强    B.加入催化剂   C.升高温度    D.增大反应物的浓度 

③列式计算该反应在35分钟达到新平衡时的平衡常数(保留2位小数)

④如果在30分钟时,再向容器中充入2mol CO₂和6mol H₂，保持温度不变，达到新平衡时，CH₃OH的浓度____________1mol.L^-1(填“>”、“<”或“=”)。

（3）一种原电池的工作原理为：2Na₂S₂ + NaBr₃ Na₂S₄ + 3NaBr。用该电池为电源，以氢氧化钾水溶液作电解质进行电解，使CO₂在铜电极上可转化为甲烷。

①该电池负极的电极反应式为：                                               。

②电解池中产生CH₄一极的电极反应式为：                                      。

（4）下图是NaOH吸收CO₂后某种产物的水溶液在pH从0至14的范围内H₂CO₃、HCO₃^－、CO₃^2－三种成分平衡时的组成分数。

下列叙述正确的是              。

A．此图是1.0 mol·L^-1碳酸钠溶液滴定1.0 mol·L^-1 HCl溶液的滴定曲线

B．在pH分别为6.37及10.25时，溶液中c(H₂CO₃)=c(HCO₃^－)=c(CO₃^2－)

C．人体血液的pH约为7.4，则CO₂在血液中多以HCO₃^－形式存在

D．若用CO₂和NaOH反应制取NaHCO₃，宜控制溶液的pH为7～9之间

Answer

31.答案（16分）

（1）CH3OH(l)+ O2(g) ＝ CO(g) + 2H2O(l) ΔH＝﹣442.8 kJ∕mol (2分)

（2）①0.15 mol/(L·min) （2分）

②D （2分） ③0.15 mol-2.L2 （2分） ④> （2分）

（3）①2S22- - 2e-=S42- (2分) ②CO2+8e－+6H2O=CH4+8OH－（2分）

（4）CD （2分）

【解析】

试题分析： （1）根据已知方程式和盖斯定律可得，甲醇不完全燃烧的化学方程式=（①-②+4×③）/2，所以方程式为CH3OH(l)+ O2(g) ＝ CO(g) + 2H2O(l) ΔH＝﹣442.8 kJ∕mol。

（2）①v(H2)＝3 v(CH3OH)＝0.075 mol/(L·min)

②从30分钟到35分钟的过程中，甲醇的浓度瞬间没有增大，而是逐渐增大，所以该时刻改变的条件不可能是增大压强；由于加催化剂不能改变甲醇的浓度，所一不可能是加入了催化剂；升高温度平衡左移，甲醇浓度减小，所以C错误；故只能是增大了反应物的浓度，使平衡逐渐右移，甲醇浓度逐渐增大，达到新的平衡，故选D。

③因为在35分钟时改变的条件是增大了反应物浓度，所以没有改变温度，所以达到新平衡时的平衡常数与原平衡常数相等，因此有： CO2（g）+ 3H2（g）CH3OH（g）+ H2O（g）

初始浓度（mol/L）: 1 3 0 0

转化浓度（mol/L）: 0.5 1.5 0.5 0.5

平衡浓度（mol/L）: 0.5 1.5 0.5 0.5

所以平衡常数K=c(CH3OH) c(H2O)/ c(CO2) c3(H2)= 0.5× 0.5 / 0.5× 1.53 ≈0.15 mol-2.L2 .

④在30min再充入等量的反应物，相当于增大了压强，平衡要正向移动，所以达到新平衡后甲醇的浓度比原来平衡时甲醇浓度的2倍还大，因此CH3OH的浓度大于1mol.L-1 。

（3）①从所给的原电池反应式可以看出S的化合价升高，所以Na2S2 做氧化剂在负极失去电子被还原，所以反应式为2S22- - 2e-=S42- 。

②电解池中由CO2生成CH4，可以看出生成甲烷的电极是阴极，发生还原反应，由于是碱性环境，所以式子中少O的一端生成OH-，所以电极反应式为：CO2+8e－+6H2O=CH4+8OH－ 。

（4）由图象可以看出，开始H2CO3浓度最大，CO32-浓度最小，图象为在碳酸中逐滴滴加氢氧化钠溶液的图象，故A错误； pH为6.37时，c（H2CO3）=c（HCO3-），pH=10.25时，c（HCO3-）=c（CO32-），但三者的浓度不相等，故B错误； pH为7.4时，HCO3-的最大，则当人体血液的pH约为7.4，则CO2在血液中多以HCO3-的形式存在，故C正确；溶液的pH为7～9之间时，溶液中的阴离子主要以HCO3-形式存在，所以溶液中的溶质主要为碳酸氢钠，故D正确；因此选CD。

考点：本题考查的是反应原理题。