Question

（本題16分）降低大氣中CO2的含量和有效地開發(fā)利用CO2正成為研究的主要課題。

（1）已知在常溫常壓下：

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

寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式： 。

（2）在容積為2L的密閉容器中，充入2mol CO2和6mol H2，在溫度500℃時(shí)發(fā)生反應(yīng)：

CO2（g）+ 3H2（g）CH3OH（g）+ H2O（g） △H<0。CH3OH的濃度隨時(shí)間變化如圖�；卮鹩嘘P(guān)問題：

①?gòu)姆磻?yīng)開始到20分鐘時(shí)，H2的平均反應(yīng)速率v(H2)＝_________________。

②從30分鐘到35分鐘達(dá)到新的平衡，改變的條件可能是 。

A. 增大壓強(qiáng) B.加入催化劑 C.升高溫度 D.增大反應(yīng)物的濃度

③列式計(jì)算該反應(yīng)在35分鐘達(dá)到新平衡時(shí)的平衡常數(shù)(保留2位小數(shù))

④如果在30分鐘時(shí),再向容器中充入2mol CO2和6mol H2，保持溫度不變，達(dá)到新平衡時(shí)，CH3OH的濃度____________1mol.L-1(填“>”、“<”或“=”)。

（3）一種原電池的工作原理為：2Na2S2 + NaBr3 Na2S4 + 3NaBr。用該電池為電源，以氫氧化鉀水溶液作電解質(zhì)進(jìn)行電解，使CO2在銅電極上可轉(zhuǎn)化為甲烷。

①該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為： 。

②電解池中產(chǎn)生CH4一極的電極反應(yīng)式為： 。

（4）下圖是NaOH吸收CO2后某種產(chǎn)物的水溶液在pH從0至14的范圍內(nèi)H2CO3、HCO3－、CO32－三種成分平衡時(shí)的組成分?jǐn)?shù)。

下列敘述正確的是 。

A．此圖是1.0 mol·L-1碳酸鈉溶液滴定1.0 mol·L-1 HCl溶液的滴定曲線

B．在pH分別為6.37及10.25時(shí)，溶液中c(H2CO3)=c(HCO3－)=c(CO32－)

C．人體血液的pH約為7.4，則CO2在血液中多以HCO3－形式存在

D．若用CO2和NaOH反應(yīng)制取NaHCO3，宜控制溶液的pH為7～9之間

 

Answer 1

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】

試題分析： （1）根據(jù)已知方程式和蓋斯定律可得，甲醇不完全燃燒的化學(xué)方程式=（①-②+4×③）/2，所以方程式為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從30分鐘到35分鐘的過(guò)程中，甲醇的濃度瞬間沒有增大，而是逐漸增大，所以該時(shí)刻改變的條件不可能是增大壓強(qiáng)；由于加催化劑不能改變甲醇的濃度，所一不可能是加入了催化劑；升高溫度平衡左移，甲醇濃度減小，所以C錯(cuò)誤；故只能是增大了反應(yīng)物的濃度，使平衡逐漸右移，甲醇濃度逐漸增大，達(dá)到新的平衡，故選D。

③因?yàn)樵?5分鐘時(shí)改變的條件是增大了反應(yīng)物濃度，所以沒有改變溫度，所以達(dá)到新平衡時(shí)的平衡常數(shù)與原平衡常數(shù)相等，因此有： CO2（g）+ 3H2（g）CH3OH（g）+ H2O（g）

初始濃度（mol/L）: 1 3 0 0

轉(zhuǎn)化濃度（mol/L）: 0.5 1.5 0.5 0.5

平衡濃度（mol/L）: 0.5 1.5 0.5 0.5

所以平衡常數(shù)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再充入等量的反應(yīng)物，相當(dāng)于增大了壓強(qiáng)，平衡要正向移動(dòng)，所以達(dá)到新平衡后甲醇的濃度比原來(lái)平衡時(shí)甲醇濃度的2倍還大，因此CH3OH的濃度大于1mol.L-1 。

（3）①?gòu)乃�給的原電池反應(yīng)式可以看出S的化合價(jià)升高，所以Na2S2 做氧化劑在負(fù)極失去電子被還原，所以反應(yīng)式為2S22- - 2e-=S42- 。

②電解池中由CO2生成CH4，可以看出生成甲烷的電極是陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，由于是堿性環(huán)境，所以式子中少O的一端生成OH-，所以電極反應(yīng)式為：CO2+8e－+6H2O=CH4+8OH－ 。

（4）由圖象可以看出，開始H2CO3濃度最大，CO32-濃度最小，圖象為在碳酸中逐滴滴加氫氧化鈉溶液的圖象，故A錯(cuò)誤； pH為6.37時(shí)，c（H2CO3）=c（HCO3-），pH=10.25時(shí)，c（HCO3-）=c（CO32-），但三者的濃度不相等，故B錯(cuò)誤； pH為7.4時(shí)，HCO3-的最大，則當(dāng)人體血液的pH約為7.4，則CO2在血液中多以HCO3-的形式存在，故C正確；溶液的pH為7～9之間時(shí)，溶液中的陰離子主要以HCO3-形式存在，所以溶液中的溶質(zhì)主要為碳酸氫鈉，故D正確；因此選CD。

考點(diǎn)：本題考查的是反應(yīng)原理題。