1、填空题 (13分)能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。
(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应I:? CO(g) + 2H2(g)?
?CH3OH(g)? ΔH1
反应II: CO2(g) + 3H2(g)
?CH3OH(g)? +? H2O(g)? ΔH2
①上述反应符合“原子经济”原则的是?(填“I”或“Ⅱ”)。
②下表所列数据是反应I在不同温度下的化学平衡常数(K)。
温度
| 250℃
| 300℃
| 350℃
|
K
| 2.041
| 0.270
| 0.012
|
?
由表中数据判断ΔH1?0 (填“>”、“=”或“<”)。?
③某温度下,将2 mol CO和6 mol H2充入2L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CH3OH)= 0.8 mol/L,则CO的转化率为?,此时的温度为?(从上表中选择)。
④恒温、恒容时,下列情况不能说明反应I已经达到化学平衡状态的是________________。
a、容器各物质的浓度保持不变;? b、容器内压强保持不变;
c、υ(CO)消耗==1/2υ(H2)生成 ? d 、容器内的密度保持不变
(2)25℃、101kPa时,燃烧16g液体甲醇生成CO2和H2O(l),放出的热量为363.26kJ,写出甲醇燃烧的热化学方程式:?。
(3)某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理,设计一个燃料电池电解Na2SO4溶液(图如下)。请根据图示回答下列问题:

①通入甲醇蒸气的电极应为???极(填写“正”或“负”),?该电极上发生的电极反应是?(填字母代号)。
a.2CH3OH —12 e- +3O2 ===?2CO2 + 4 H2O?
b.CH3OH—6 e- + 8 OH- ?="==" CO32- + 6H2O
c.O2 + 2H2O + 4 e- ="==" 4OH-?
d.O2— 4 e- + 4H+?="==" 2H2O
②写出电极A的名称?。写出B电极的电极反应式?。
③当酸性甲醇燃料电池消耗3.36 L 氧气时(折合为标准状况),理论上电解Na2SO4溶液生成气体的总物质的量是?。
参考答案:(1)①Ⅰ?②<?③80%;250℃?④d
(2)CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)?△H=-726.52kJ/mol
(3)①负? b?②阴极;4OH-+4e=O2↑+2H2O?③0.45mol
本题解析:(1)①根据方程式可知,反应Ⅰ中反应物全部进入甲醇中,反应符合“原子经济”原则。
②由表中数据,随着温度的升高,平衡常数逐渐减小,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,所以正反应是放热反应。
③达到平衡后,测得c(CH3OH)= 0.8 mol/L,则消耗CO是0.8mol/L,所以其转化率是0.80mol/L×2L÷2mol×100%=80%。平衡时CO和氢气的浓度分别是0.2mol/L和1.4mol/L,所以平衡常数K=
,所以温度是250℃。
④在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态,所以a能说明。反应前后体积减小,所以压强也是减小的,因此b也能说明。C中反应速率的方向相反,且满足速率之比是相应的化学计量数之比,能说明。密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中质量和容积始终是不变的,d不能说明答案选d。
(2)16g液体甲醇是16g÷32g/mol=0.5mol,所以热化学方程式为
CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)?△H=-726.52kJ/mol。
(3)①原电池中负极失去电子,所以甲醇在负极通入,由于电解质是氢氧化钾,所以电极反应式为CH3OH—6 e- + 8 OH- ?= CO32- + 6H2O,答案选b。
②A与电源的负极相连,是阴极。B是阳极,溶液中的OH-失去电子,方程式为
4OH-+4e=O2↑+2H2O。
③3.36L氧气是3.36L÷22.4L/mol=0.15mol,转移电子是0.15mol×4=0.6mol,所以可以生成氢气0.3mol,氧气0.15mol,共计是0.45mol。
本题难度:一般
2、填空题 (12分)随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视,如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2,引起了各国的普遍重视。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究反应原理,现进行如下实验,在体积为1 L的密闭容器中,充入lmol CO2和3mol H2,一定条件下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) △H = —49.0kJ/mo1.
测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

(1)从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=?mol/(L·min)
(2)该反应的平衡常数为?。
(3)下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是?。
A.升高温度?B.充入He(g),使体系压强增大
C.将H2O(g)从体系中分离?D.再充入lmol CO2和3mol H2
(4)已知在常温常压下:
①2CH3OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H= —1275.6kJ/mol
②H2O(g)=H2O(1)?△H= —44.0kJ/mol
则甲醇的燃烧热化学方程式为:?;
(5)如果燃烧甲醇会造成大量化学能损失,如果以甲醇和空气为原料,以氢氧化钠为电解质溶液设计成原电池将有很多优点,请书写出该电池的负极反应:___________________
(6)常温下,某水溶液M中存在的离子有:Na+、A—、H+、OH—。若该溶液M由 pH=3的HA溶液
mL与pH=11的NaOH溶液
mL混合反应而得,则下列说法 中正确的是? __。
A.若溶液M呈中性,则溶液M中c(H+)+c(OH—)=2×10—7mol·L-1
B.若V1=V2,则溶液M的pH一定等于7
C.若溶液M呈酸性,则V1一定大于V2
D.若溶液M呈碱性,则V1一定小于V2
参考答案:(1)0.225 (2分)?(2)16/3(5.33) (2分)?(3)CD(2分)?
(4)CH3OH(l)+ 3/2 O2 (g) = CO2(g) + 2H2O(L)?△H= -725.8KJ/mol(2分)
(5) CH3OH +8 OH- -6e- = CO32- + 6H2O(2分)(6)AD (2分)
本题解析:
⑴v(H2)="3" v(CO2)=(1.0―0.25)mol/L×3/10min=0.225mol/(L·min)
⑵?CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)
C始? 1? 3
C变? 0.75? 2.25? 0.75? 0.75
C平? 0.25? 0.75? 0.75? 0.75

⑶C? D
A、升高温度,平衡逆向移动,n(CH3OH)/n(CO2)减小;B、平衡不移动,n(CH3OH)/n(CO2)不变。
⑷(①+4②)/2得:CH3OH(l)+ 3/2 O2 (g) = CO2(g) + 2H2O(L)?△H= -725.8KJ/mol
(5) CH3OH +8 OH- -6e- = CO32- + 6H2O
(6)AD
本题难度:一般
3、选择题 将2 mol SO2和1 mol O2充入一容积固定的密闭容器中,在一定条件下发生反应:2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g),下列哪些量不再变化时,并不能说明化学反应已达平衡状态( ? )
A.混合气体的密度
B.混合气体的压强
C.混合气体的总物质的量
D.混合气体的平均相对分子质量
参考答案:A
本题解析:在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态。密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中质量和容积始终是不变的,A不能说明;该反应是体积减小的可逆反应,在反应过程中气体的总物质的量和压强也是减小的,因此当气体的总物质的量和压强不再发生变化时,可以说明得到平衡状态;混合气的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的总的物质的量的比值,质量不变,但物质的量是变化的,因此选项D可以说明,答案选A。
点评:该题是中等难度的试题,也是高考中的常见题型和考点。试题基础性强,难易适中,侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练,有助于培养学生的逻辑推理能力和发散思维能力。该题的关键是明确平衡状态的特点,然后结合具体的可逆反应灵活运用即可。
本题难度:简单
4、选择题 有反应mA(g)+nB(g)?wC(g),测得在同一时间内A每分钟减少0.15mol?L-1,B每分钟减少0.05mol?L-1,C每分钟增加0.1mol?L-1,则下列叙述不正确的是( )
A.m:n:w=3:1:2
B.体积和温度不变时,若在前10s内A减少了x mol,则在前20s内减少小于2x mol
C.体积和温度不变时,随反应进行压强逐渐下降,一段时间后压强保持恒定不变
D.单位时间内反应物浓度的减少等于生成物浓度的增加
参考答案:A.反应速率之比等于化学计量数之比,则m:n:w=0.15:0.05:0.1=3:1:2,故A正确;
B.前10s内A浓度大,反应速率快,而后10s内A的浓度变小,反应速率减慢,所以前10s内A减少了x mol,则在前20s内减少小于2x mol,故B正确;
C.该反应中由A选项可知,m+n>W,随反应的进行,压强减小,直到达化学平衡,则一段时间后压强保持恒定不变,故C正确;
D.因反应物与生成物的化学计量数不等,则单位时间内反应物浓度的减少不等于生成物浓度的增加,故D错误;
故选D.
本题解析:
本题难度:一般
5、选择题 已知:可逆反应2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) ΔH<0,在一定条件下达到平衡后,改变下列条件一定能使该平衡向正反应方向移动的是( )
A.升温增压
B.降温增压
C.升温减压
D.降温减压
参考答案:A
本题解析:升温平衡逆向移动,加压平衡正向移动,A项错误;降温平衡正向移动,加压平衡正向移动,B项正确;升温平衡正向移动,减压平衡逆向移动,C项错误;降温平衡正向移动,减压平衡逆向移动,D项错误。答案选A。
点评:改变影响平衡移动的一个因素,平衡总是向减弱这种改变的方向移动。
本题难度:一般