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（15分）研究碳及其化合物有重要意义。（1）科学家用CO2和H2【化学反应速率】
2016-12-26 20:44:48
来源:91考试网
作者:www.91exam.org 【 大 中 小】
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填空题 （15分）研究碳及其化合物有重要意义。
（1）科学家用CO2和H2生产甲醇做燃料。
已知：甲醇的燃烧热ΔH= -726.5kJ/mol；氢气的燃烧热ΔH= -285.8kJ/mol；
则常温常压下，CO2(g)和H2(g)反应生成CH3OH(l)的热化学方程式 91ExAm.org 。
（2）460℃时，在4L密闭容器中充入1mol CO2和3.25mol H2，在一定条件下反应，测得CO2和CH3OH(g)的物质的量随时间的变化关系如图所示。
①从反应开始到3min时，H2O(g)的平均反应速率 ，
②下列措施中既能加快反应速率又能使H2的转化率增大的是 ，
A．使用更有效的催化剂
B．在原容器中再充入1mol CO2
C．在原容器中再充入1mol He
D．缩小容器的体积
| E、将甲醇及时分离出来
③若该反应的焓变为ΔH，则下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是________。
④该条件下，此反应的化学平衡常数为 。
（3）科学家研究发现，还可以用电催化法将CO2还原为碳氢化合物。原理如下图所示（电解质溶液是一种钾盐）。若CxHy为C2H4，则该原理的总反应式为为： 。
（4）已知
化学式
| 电离平衡常数
| HCN
| K=4.9×10-10
| H2CO3
| K1=4.3×10-7、K2=5.6×10-11
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①25℃时，测得HCN和NaCN的混合溶液的pH=11，则c(HCN)/c(CN-)=_________。
②向NaCN溶液中通入少量CO2，则发生反应的离子方程式为：________________。
填空题 （15分）研究碳及其化合物有重要意义。
（1）科学家用CO2和H2生产甲醇做燃料。
已知：甲醇的燃烧热ΔH= -726.5kJ/mol；氢气的燃烧热ΔH= -285.8kJ/mol；
则常温常压下，CO2(g)和H2(g)反应生成CH3OH(l)的热化学方程式 。
（2）460℃时，在4L密闭容器中充入1mol CO2和3.25mol H2，在一定条件下反应，测得CO2和CH3OH(g)的物质的量随时间的变化关系如图所示。
①从反应开始到3min时，H2O(g)的平均反应速率 ，
②下列措施中既能加快反应速率又能使H2的转化率增大的是 ，
A．使用更有效的催化剂
B．在原容器中再充入1mol CO2
C．在原容器中再充入1mol He
D．缩小容器的体积
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E、将甲醇及时分离出来
③若该反应的焓变为ΔH，则下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是________。
④该条件下，此反应的化学平衡常数为
。
（3）科学家研究发现，还可以用电催化法将CO2还原为碳氢化合物。原理如下图所示（电解质溶液是一种钾盐）。若CxHy为C2H4，则该原理的总反应式为为：
。
（4）已知
化学式
| 电离平衡常数
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HCN
| K=4.9×10-10
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H2CO3
| K1=4.3×10-7、K2=5.6×10-11
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①25℃时，测得HCN和NaCN的混合溶液的pH=11，则c(HCN)/c(CN-)=_________。
②向NaCN溶液中通入少量CO2，则发生反应的离子方程式为：________________。
本题答案：（15分）．
（1）CO2(g)+3H2(g)=CH3
本题解析：
试题分析：（1）甲醇燃烧的热化学方程式是CH3OH(l)+3/2O2(g)= CO2(g)+ 2H2O(l) ΔH= -726.5kJ/mol，氢气燃烧的热化学方程式是H2(g)+1/2O2(g)= H2O(l) ΔH= -285.8kJ/mol，根据盖斯定律，将氧气消去，下式乘以3减去上式可得氢气与二氧化碳反应生成甲醇的热化学方程式，答案为CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l) ΔH=" -130.9" kJ/mol；
（2）①从反应开始到3min时，甲醇的物质的量增加0.50mol，则水蒸气的物质的量也增加0.50mol，所以H2O(g)的平均反应速率是0.50mol/4L/3min="0.042" mol/(l·min)；
②A、使用催化剂，只能加快反应速率，不能改变平衡，所以氢气的转化率不变，错误；B、在原容器中再充入1mol CO2，则反应物的浓度增大，反应速率加快，同时平衡正向移动，则氢气的转化率增大，正确；C、在原容器中再充入1mol He，则容器的压强增大，但各物质的浓度不变，反应速率和平衡都不变，错误；D、缩小容器的体积，则压强增大，反应速率加快，同时平衡正向移动，氢气的转化率增大，正确，答案选BD；
③A、氢气的起始物质的量不是0，与题意不符，错误；B、二氧化碳的转化率逐渐增大，达到平衡时，不再增大，正确；C、因为是恒容条件，气体的密度始终不变，不能判断为平衡状态，错误；D、一 个化学反应的反应热只与反应物与生成物的状态有关，所以反应热始终不变，错误；E、该反应是气体的物质的量发生变化的可逆反应，所以气体的平均相对分子质量也发生变化，达到平衡时，不再变化，正确，答案选BE；
④根据图像可知，平衡时甲醇的物质的量是0.75mol，二氧化碳的物质的量是0.25mol，则水蒸气的物质的量是0.75mol，氢气的物质的量是3.25-0.75×3=1mol，根据平衡常数的定义，则该条件下的平衡常数K=(0.75/4)2/(1/4))30.25/4=36；
（3）根据电子的移动方向可知，铜极为阴极，铂极为阳极，阴极是二氧化碳得到电子与氢离子结合为乙烯和水，阳极是水失去电子，生成氧气和氢离子，所以总反应是二氧化碳与水反应生成乙烯和氧气，化学方程式是2CO2+ 2H2O =C2H4+3O2；
（4）①因为HCN的电离常数K=4.9×10-10=c(H+) c(CN-)/ c(HCN)，pH=11，则c(H+)=10-11mol/L，则c(HCN)/c(CN-)= c(H+)/K=2.0×10-2；
②向NaCN溶液中通入少量CO2，根据表中酸的电离常数可知，酸性：H2CO3＞HCN＞HCO3-，所以NaCN和碳酸氢钠，不会再生成碳酸钠和HCN，则反应的化学方程式为NaCN+H2O+CO2=HCN+NaHCO3，
考点：考查盖斯定律的应用，化学平衡状态的判断，化学平衡移动的应用，电离常数的应用
本题所属考点：【化学反应速率】
本题难易程度：【困难】
Zeal should not outrun discretion. 热情不应压倒谨慎。
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