H2是一种重要的清洁能源。 (1)2018年我国某科研团队利用透氧膜，一步即获得...

H2是一种重要的清洁能源。

(1)2018年我国某科研团队利用透氧膜，一步即获得合成氨原料和合成液态燃料的原料。其工作原理如图所示（空气中N2与O2的物质的量之比按4：1计）。工作过程中，膜I侧所得=3，则膜I侧的电极方程式为________________________。

(2)已知: CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-49.0kJ/mol，

CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH3= -41.1 kJ/mol，H2还原CO反应合成甲醇的热化学方程式为：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH1，则ΔH1=_____________ kJ/mol，该反应自发进行的条件为_________。

A.高温 B.低温 C.任何温度条件下

(3)恒温恒压下，在容积可变的密闭容器中加入1mol CO和2.2 mol H2，发生反应 CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，实验测得平衡时CO的转化率随温度、压强的变化如图所示。

P1_______P2，判断的理由是____________________________。

(4)若反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在温度不变且体积恒定为1L的密闭容器中发生，反应过程中各物质的物质的量随时间变化见下表所示：

时间/min	0	5	10	15
H2	4		2
CO	2			1
CH3OH(g)	0	0.7

①下列各项能作为判断该反应达到平衡标志的是_____(填字母)；

A.容器内压强保持不变 B.2v正(H2)=v逆(CH3OH)

C.混合气体的相对分子质量保持不变 D.混合气体的密度保持不变

②若起始压强为P0 kPa，则在该温度下反应的平衡常数Kp=__________(kPa)-2。（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。

③反应速率若用单位时间内分压的变化表示，则10min内H2的反应速率v(H2)= _______Pa/min。

12H2O+O2 +28e-=12H2 ↑+14O2- -90.1 B > 正反应为气体分子数减小的反应，加压平衡右移，CO的转化率增大，由图知相同温度时P1下CO的转化率大于P2，所以P1大于P2 AC 【解析】 (1)由图可知：在膜II测CH4中的C失去电子被氧化为CO，膜I侧氧气、水得到电子，据此分析解答； (2)根据盖斯定律将两个热化学方程式叠加，可得总反应方程式；根据热化学方程式判断其ΔH、ΔS，并根据体系自由能公式ΔG=ΔH-TΔS<0反应能自发进行判断； (3)根据压强对化学平衡的影响分析判断； (4)①反应是在恒容的密闭容器内进行，根据该反应是气体体积减小的放热反应，若反应达到平衡，则任何一组分的物质的量、浓度及含量不变，平均相对分子质量不变，据此分析； ②根据加入各种物质的物质的量及平衡分压的含义、化学平衡常数的定义分析判断； ③根据化学反应速率的定义，用单位时间内分压的变化表示，可得H2的反应速率。 (1)由图可知：在膜II测CH4中的C失去电子被氧化为CO，膜I侧氧气、水得到电子，每1molO2反应，得到4个电子，在膜I侧发生的电极反应为：①O2+4e-=2O2-，②H2O+2e-=H2+O2-↑，假设O2为1，则N2为4，由于在空气中N2与O2的物质的量之比按4：1，反应后膜I侧所得=3，则反应后得到H2为12，即有12molH2O发生反应产生H2，所以①+12×②可得膜I的总反应式：12H2O+O2 +28e-=12H2 ↑+14O2-； (2) ①CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-49.0kJ/mol，②CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH3= -41.1 kJ/mol，①+②，整理可得H2还原CO反应合成甲醇的热化学方程式为：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1=-90.1kJ/mol；根据热化学方程式可知：该反应的正反应是气体体积减小的放热反应，ΔH<0，ΔS<0，根据体系的自由能公式ΔG=ΔH-TΔS，若反应能自发进行，则ΔG<0，所以该反应自发进行的条件是低温可自发，选项B符合题意； (3)反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的正反应是气体体积减小的反应，在其它条件不变时，增大压强，化学平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，根据图示可知CO的转化率P1>P2，所以压强：P1>P2， (4)①A.反应是在恒容的密闭容器内进行，由于该反应是气体体积减小的反应，若反应达到平衡，则容器内气体的压强保持不变，A正确； B.在任何时刻都存在：v正(H2)=2v正(CH3OH)，若反应达到平衡v正(CH3OH)=v逆(CH3OH)，则v正(H2)=2v逆(CH3OH)，现在2v正(H2)=v逆(CH3OH)，说明反应未处于平衡状态，B错误； C.由于该反应反应前后气体分子数不相等，若混合气体的相对分子质量保持不变，说明气体的物质的量不变，反应达到平衡状态，C正确； D.由于反应混合物都是气体，在任何状态下气体的质量不变，容器的容积不变，因此任何条件下，混合气体的密度都保持不变，故不能据此判断反应是否处于平衡状态，D错误；故合理选项是AC； ② 2H2(g) +CO(g)CH3OH(g) n始(mol) 4 2 0 n10(mol) 2 1 1 n平(mol)2 1 1 由于反应开始时气体的物质的量是6mol，总压强为P0，则平衡时H2占分压为，CO占分压为，CH3OH占分压为，带入平衡常数表达式Kp==(kPa)-2； ③反应开始时H2占的分压为，10分钟时占分压为，减少了，所以V(H2)== Pa/min。

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考点分析：

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(1)以软锰矿(主要为MnO2)为原料通过热还原法得到金属锰涉及的两个反应：

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请回答下列问题：

①为加快反应速率可以采取的措施有__________；不考虑温度因素，一段时间后Mn的溶解速率加快，可能的原因是____________________。

②下列能说明反应已达平衡的有____________________(填编号)。

A.溶液的颜色不发生变化

B.溶液中c(Mn2+)=c( Sn2+)

C.体系中固体的质量不变

D.Mn2+与Sn2+浓度的比值保持不变

③室温下，测得溶液中阳离子浓度c(R2+)随时间的变化情况如下图所示，则上述反应的平衡常数K=_________________，Mn2+的产率为____________。

④若其他条件不变，10min后向容器中迅速加入蒸馏水至溶液体积变为原来的2倍，则再次平衡时c(Mn2+) =____________(不考虑离子水解的影响)。

(3)MnO2也可在MnSO4-H2SO4-H2O为体系的电解液中电解获得，其阳极反应式为_____________________，阳极附近溶液的pH____________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。

(4)电解制锰后的废水中含有Mn2+，常用石灰乳进行一级沉降得到Mn(OH)2沉淀，过滤后再向滤液中加入等体积的Na2S溶液，进行二级沉降。为了将Mn2+的浓度降到1.0×l0-9mol/L，则加入的Na2S溶液的浓度至少是____________mol/L [已知Ksp(MnS)=4.5×l0-14]。

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（1）甲醇(CH3OH)是重要的溶剂和替代燃料，工业上用CO和H2在一定条件下制备CH3OH的反应为：CO(g)+2H2(g)= CH3OH(g)，在体积为1L的恒容密闭容器中，充入2 molCO和4molH2，一定条件下发生上述反应，测得CO(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

①从反应开始至达到平衡，用氢气表示的平均反应速率υ(H2)=_______mol/(L·min)

②下列说法正确的是______(填字母序号)。

A．达到平衡时，CO的转化率为75%

B．5min后容器中混合气体的平均相对分子质量不再改变

C．达到平衡后，再充入氩气，反应速率减小

D．2min前υ(正)>υ(逆)，2min后υ(正)<υ(逆)

③该条件下反应的平衡常数K=______。

（2）已知：I．CO的燃烧热为△H=－283.0kJ·mol－1

II．H2O(1)=H2O (g) △H=+44.0 kJ·mol－1

III．2CH3OH(g)+CO2(g)CH3OCOOCH3(g)+ H2O(g) △H=－15.5 kJ·mol－1

则①2CH3OH(g)+CO(g)+O2(g)CH3OCOOCH3(g)+ H2O( l) △H=_____。

②对于可逆反应2CH3OH(g)+CO(g)+ O2(g)CH3 OCOOCH3(g)+H2O(1)采取以下措施可以提高CH3OCOOCH3产率的是____(填字母)

A．降低体系的温度 B．压缩容器的体积

C．减少水量 D．选用适当的催化剂

（3）比亚迪双模电动汽车使用高铁电池供电。高铁电池的总反应为：3Zn(OH)+2Fe(OH)3+4KOH 3Zn+2K2 FeO4+8H2O，则充电时的阳极反应式为_______。

（4）若往20mL0.0lmol/L的弱酸HNO2溶液中逐滴加入一定浓度的烧碱溶液，测得混合溶液的温度变化如下图所示，下列有关说法正确的是______(填序号)。

①该烧碱溶液的浓度为0.02mol/L

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④从b点到c点，混合溶液中一直存在：c(Na+)>c(NO2－)>c(OH－)>c(H+)

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随着科技的进步，合理利用资源、保护环境成为当今社会关注的焦点。甲胺铅碘(CH3NH3PI3)引用作新敏化太阳能电池的敏化剂，可由CH3NH2、PbI2及HI为原料合成。回答下列问题：

（1）制取甲胺的反应为CH3OH(g)+NH3(g)CH3NH2(g)+H2O(g) △H1。

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则该反应的△H1=_______kJ·mol－1

（2）上述反应中所需的甲醇可以利用甲烷为原料在催化剂作用下直接氧化来合成。煤炭中加氢气可发生反应：C(s)+2H2(g)CH4(g) △H2。在密闭容器中投入碳和H2，控制条件使其发生该反应，测得碳的平衡转化率随压强及温度的变化关系如图中曲线所示。

①该反应的△H2_______0(填“>” 、“<”或“=”)，判断理由是_______。

②在4MPa、1100K时，图中X点v正(H2)____ v逆(H2)(填“>”、“<”或“=”)。该条件下，将1molC和2molH2通入密闭容器中进行反应，平衡时测得的转化率为80%，CH4的体积分数为______。若维持容器体积不变，向其中再加入0.5mo1C和1mo1H2，再次达到平衡后，平衡常数K_____(填“增大”、“减小”或“不变”)。