Question

（14分）

研究表明丰富的CO₂完全可以作为新碳源，解决当前应用最广泛的碳 源（石油和天然气）到本世纪中叶将枯竭的危机，同时又可缓解由CO₂累积所产生的温室效应，实现CO₂的良性循环。

（1）目前工业上有一种方法是用CO₂和H₂在230℃催化剂条件下转化生成甲醇蒸汽和水蒸气。下图表示恒压容器中0.5 mol CO₂和1.5 mol H₂转化率达80%时的能量变化示意图。能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_____________。

a．容器中压强不变       

b．H₂的体积分数不变

c．c（H₂）=3c（CH₃OH）       

d．容器中密度不变

e．2个C＝O断裂的同时有6个H－H断裂。

（2）将不同量的CO（g）和H₂O（g）分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应

CO（g）＋H₂O（g）CO₂（g）＋H₂（g），得到如下三组数据：

实验组	温度℃	起始量/mol[	平衡量/mol	达到平衡所需 时间/min
CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1．6	2．4	6
2	900	2	1	0．4	1．6	3
3	900	a	b	c	d	t

①实验2条件下平衡常数K=            。

②实验3中，若平衡时，CO的转化率大于水蒸气，则a/b 的值______（填具体值或取值范围）。

③实验4，若900℃时，在此容器中加入CO、H₂O、CO₂ 、H₂均为1mol，则此时V_正   V_逆（填“<”，“>”，“=”）。

（3）已知在常温常压下：

①2CH₃OH（l） ＋ 3O₂（g） ＝ 2CO₂（g） ＋ 4H₂O（g）   ΔH＝－1275.6 kJ／mol

②2CO （g）+ O₂（g） ＝ 2CO₂（g）   ΔH＝－566.0 kJ／mol

③H₂O（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：                            。

（4）已知草酸是一种二元弱酸，草酸氢钠（NaHC₂O₄）溶液显酸性。常温下，向10 mL 0.01 mol·L^-1 H₂C₂O₄溶液中滴加10mL 0.01mol·L^-1 NaOH溶液时，比较溶液中各种离子浓度的大小关系               ；

（5）以甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池。该电池的负极反应式为________；

Answer

（1）b d（2分）

（2）①1/6或0.17（2分） ②<1 （填0 c（HC2O4-）> c（H+）> c（C2O42-） > c（OH-）（2分）；

（5）CH3OCH3+16OH－—12e-=2CO32-+11H2O（2分）

【解析】

试题分析：（1）CO2和H2在230℃催化剂条件下转化生成甲醇蒸汽和水蒸气的化学方程式为：CO2+3H2

CH3OH+ H2O，反应是在恒压条件下进行，压强保持不变，故不能用压强来判断是否达到平衡，a错；H2的体积分数不变，说明H2的浓度不再改变，反应达到了平衡状态，b对；c（H2）=3c（CH3OH）不能说明浓度不再改变，不能判断是否达到平衡，c错；气体的总质量不变，由于是在恒压下反应，所以如果没有达到平衡，体积就会发生改变，密度也会改变，现密度不变说明反应达到了平衡，d对；不管反应在任何时候2个C＝O断裂的同时有6个H－H断裂，e错，选bd。

（2）①根据表中数据有：

CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g），

n（起始） 2 1 0 0

n（变化） 0.4 0.4 0.4 0.4

n（平衡） 1.6 0.6 0.4 0.4 两边的气体系数相等，平衡常数为K=（0.4×0.4）÷（1.6×0.6）=1/6；②CO的转化率要大于水蒸气，相当于增大水蒸气的浓度，那么a/b<1。③加入CO、H2O、CO2 、H2均为1mol，QC=（1×1）÷（11×1）=1>K=1/6，反应向逆向进行，故V正 c（HC2O4-）> c（H+）> c（C2O42-） > c（OH-）。（5）燃料电池中燃料反应的一极是负极，氧气在正极反应，所以负极是甲醚发生反应，由于是碱性电解质溶液，故生成的CO2会与碱反应生成CO32-，电极反应为：CH3OCH3＋16OH—－12e- =2CO32- +11H2O

考点：化学平衡状态的判断、化学平衡常数的计算、盖斯定律的应用、燃料电池的电极反应的书写。