Question

【題目】控制和治理CO2是解決溫室效應及能源問題的有效途徑。

已知：H2（g）和CH3OH（l）的標準燃燒熱分別為△H=akJmol-1和△H=bkJmol-1

（1）研究表明，在Cu/ZnO催化劑存在下，CO2和H2 反應生成液態(tài)甲醇和液態(tài)水，該反應的熱化學方程式為_________。

（2）已知：2CO2（g）+ 6H2（g）C2H4（g）+4H2O（g）△H，在兩個固定容積均為1L的密閉容器中以不同的氫碳比[]充入H2和CO2，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率a（CO2）與溫度的關系如圖所示。

① X_______________（填“>”“<”或“=”） 2.0 ；

②若起始加入的CO2、H2的物質(zhì)的量分別為1mol和2mol，計算P點時的化學平衡常數(shù)K=____________。

③比較P點和Q點的化學平衡常數(shù)：KP_________KQ（填“>”“<”或“=”），理由是__________________。

④一定溫度下在體積為VL的容器中進行該反應，下列一定能說明反應達到平衡狀態(tài)的是_______________（填字母序號）。

A．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化

B．容器內(nèi)氣體總壓強不再變化

C．2v正（CO2）＝v逆（C2H4）

D．容器內(nèi)混合氣體的密度不再變化

（3）以CH3OH作燃料，以NaOH溶液作電解質(zhì)溶液形成的燃料電池，電池工作時，溶液中的陰離子向電池的哪一極定向移動(填寫電極名稱)________；寫出負極的電極反應式_________．

（4）常溫下，若在硫酸銅溶液中加入氫氧化鈉稀溶液充分攪拌，有淺藍色氫氧化銅沉淀生成，當溶液的時，____。

Answer 1

【答案】CO2（g）+3H2（g）CH3OH（l）+H2O（l）△H= (3a-b) kJ/mol > 64L3/mol3 = 溫度不變，K不變 AB 負極 2.2×10-8

【解析】

（1）己知：H2(g)和CH3OH(l)的標準燃燒熱分別為akJmol-1和bkJmol-1，則①H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) H=akJ/mol②CH3(OH)(l) +3/2O2(g)＝CO2(g)+2H2O(l) H=bkJ/mol，根據(jù)蓋斯定律可知①×3－②即得到CO2和H2反應生成液態(tài)甲醇和液態(tài)水的熱化學方程式為3H2(g)+CO2(g)=CH3(OH)(1)+ H2O(l) H=(3a-b)kJ/mol，故答案為：3H2(g)+CO2(g)=CH3(OH)(1)+ H2O(l) H=(3a-b)kJ/mol。

（2）①溫度相同時增大氫氣濃度，提高CO2的轉(zhuǎn)化率，根據(jù)圖像可知X大于2.0，故答案為：＞。

② 2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)

起始濃度（mol/L）1 2 0 0

轉(zhuǎn)化濃度（mol/L）0.5 1.5 0.25 1

平衡濃度（mol/L）0.5 0.5 0.25 1

因此P點時的K==64L3/mol3，故答案為：64L3/mol3。

③平衡常數(shù)K只受溫度影響，當溫度保持不變，K值不變，P點和Q點的溫度相同，則化學平衡常數(shù)KP等于KQ，故答案為：=，溫度不變，K不變。

④A.反應物和生成物均為氣體，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化說明反應達到平衡狀態(tài)，故A正確；

B.反應前后氣體的體積減小，容器內(nèi)氣體總壓強不再變化說明反應達到平衡狀態(tài)，故B正確；

C.反應速率之比等于化學方程式計量數(shù)之比，v正（CO2）＝2v逆（C2H4）說明二者正逆反應速率相同，但2v正（CO2）＝v逆（C2H4）不能說明反應中正逆反應速率相同，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故C錯誤；

D.容器內(nèi)混合氣體的質(zhì)量不變，體積不變，所以容器內(nèi)混合氣體的密度始終變化，所以容器內(nèi)混合氣體的密度不再變化不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故D錯誤。

故答案為：AB。

（3）甲醇燃料堿性電池中，加入燃料的電極是負極，所以加入甲醇的電極是負極，負極反應式為：CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O，電池工作時，溶液中的陰離子向電池的負極定向移動，故答案為：負極，CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O。

（4）pH=8時，c(OH-)=1×10-6mol/L，根據(jù)Ksp[Cu(OH)2]=c(Cu2+)·c2(OH-)=2.2×10-20，可知：c(Cu2+)=2.2×10-8mol/L，故答案為：2.2×10-8。