Question

实现 “节能减排” 和“低碳经济”的一项重要课题就是如何将CO₂转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用CO₂来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：

CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)，下图1表示该反应过程中能量(单位为kJ·mol^－1)的变化：

      图2

（1）关于该反应的下列说法中，正确的是____________(填字母)。

A．△H＞0，△S＞0    B．△H＞0，△S＜0

C．△H＜0，△S＜0    D．△H＜0，△S＞0

（2）为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为l L的密闭容器中，充入l mol CO₂和4mol H₂，一定条件下发生反应：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)，测得CO₂(g)和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如上图2所示。

①从反应开始到平衡，CO₂的平均反应速率v(CO₂) ＝                   ；

②下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是                 (填字母)。

A．升高温度

B．将CH₃OH(g)及时液化抽出

C．选择高效催化剂

D．再充入l molCO₂和4 molH₂

（3）25℃，1.01×10⁵Pa时，16g 液态甲醇完全燃烧，当恢复到原状态时，放出363.3kJ的热量，写出该反应的热化学方程式：                              。

（4）选用合适的合金为电极，以氢氧化钠、甲醇、水、氧气为原料，可以制成一种以甲醇为原料的燃料电池，此电池的负极的电极反应式是：                   。

Answer

【解析】（10分）（1）C （2分）

（2）①0.075 （2分） ② BD（2分）

（3）CH3OH(l)+3/2O2(g)→CO2(g)+2H2O(l)；△H=-726.6kJ/mol（2分）

（4）CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O（2分）

试题分析：（1）依据反应和图像分析判断反应为熵减的反应，反应物的能量高于生成物的能量，判断反应是放热的。（2）在体积为1L的密闭容器中充入1摩尔二氧化碳和4摩尔氢气，在一定条件下发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，测得二氧化碳和甲醇的浓度随时间变化如图，二氧化碳是反应物随反应进行浓度减小，甲醇是生成物，随反应进行的浓度增大；10分钟内达到平衡，生成家产的浓度为0.74mol/L，二氧化碳浓度变化了0.75mol/L，则①根据化学平衡列式计算：

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

起始浓度 1 4 0 0

改变浓度0.75 2.25 0.75 0.75

平衡浓度0.25 1.75 0.75 0.75

二氧化碳的平均反应速率=0.75/10=0.075mol/(L·min)

②A、反应是放热的，升温平衡逆向移动，错误。B、将检出即使液化抽出，减小生成物的量，平衡正向移动，正确。C、选择高效催化剂只能改变反应速率，不改变平衡，错误。D、再充入1摩尔二氧化碳和4摩尔氢气，增大压强平衡正向移动，正确。所以选BD。（3 ）16克液态甲醇物质的量为0.5摩尔，完全燃烧，当恢复到原状态时，放出363.3KJ的热量，依据书写热化学方程式的方法写出热化学方程式为：CH3OH(l)+3/2O2(g)→CO2(g)+2H2O(l)；△H=-726.6kJ/mol。

（4 ）选用合适的合金为电极，以氢氧化钠、甲醇和水喝氧气为原料，可以制成一种以甲醇为原料的燃料电池，原电池的腹肌失去电子发生氧化反应，失去电子的是甲醇， 此电池的腹肌应加入或通入的物质是甲醇，氢氧化钠和水，负极的电极反应式结合化学方程式分析为CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O。

考点：反应热和焓变，热化学方程式，电极反应和电池反应方程式，化学平衡的影响因素，物质的量或浓度随时间的变化曲线，化学平衡的计算

【名师点睛】本题考查了反应的焓变判断，热化学方程式的书写原则，电极反应和电池反应的分析书写，化学平衡的影响因素判断平衡移动方向，化学平衡的计算的应用，图像分析是关键，综合性较大。