题目内容

5．二氧化碳是引起“温室效应”的主要物质，节能减排、高效利用能源能够减少二氧化碳的排放．
（1）在一定温度下的2L固定容积的密闭容器中，通入2mol CO2和3mol H2，发生的反应为：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H=-a kJ•mol-1（a＞0），测得CO2（g）和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图1所示．
①能说明该反应已达平衡状态的是A．
A．CO2的体积分数在混合气体中保持不变．
B．混合气体的密度不随时间的变化而变化．
C．单位时间内每消耗1.2mol H2，同时生成0.4molH2O．
D．反应中H2O与CH3OH的物质的量浓度之比为1：1，且保持不变．
②下列措施中能使$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（C{O}_{2}）}$ 增大的是CD  （选填编号）．
A．升高温度   B．恒温恒容下充入He（g）    C．将H2O（g）从体系中分离   D．恒温恒容再充入2mol CO2和3mol H2
③计算该温度下此反应的平衡常数K=0.20．若改变条件C（填选项），可使K=1．
A．增大压强      B．增大反应物浓度     C．降低温度D．升高温度      E．加入催化剂
（2）某甲醇燃料电池原理如图2所示．
①M区发生反应的电极反应式为CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+．
②用上述电池做电源，用如图3装置电解饱和食盐水（电极均为惰性电极），则该电解反应的总反应的离子方程式为2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$H2↑+Cl2↑+2OH-．
假设溶液体积为300mL，当溶液的pH值变为13时（在常温下测定），理论上消耗甲醇的质量为0.16g（忽略溶液体积变化）．

分析 （1）①化学反应达到化学平衡状态时，正逆反应速率相等，且不等于0，各物质的浓度不再发生变化，由此衍生的一些物理量不发生变化，以此进行判断；
②要使$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（C{O}_{2}）}$ 增大，则根据反应，平衡向正反应方向移动即可；
③根据图象数据结合平衡常数K的计算公式进行计算，根据K仅与温度有关及反应为放热来判断改变条件；
（2）①首先根据氢离子的移动方向来确定正负极，然后根据原电池原理书写电极反应式； 
②整个电路中转移电子的数目相等，可以根据电子转移的数目相同来列出已知物质和未知物质之间关系式，然后通过关系来求解；

解答 解：（1）①A．CO2的体积分数在混合气体中保持不变，则能说明达到平衡状态，故A正确；
B．密度=$\frac{总质量}{体积}$，总质量一定，体积一定，故密度一定，故混合气体的密质不再发生改变不能说明达到平衡状态，故B错误；
C．单位时间内每消耗1.2mol H2，同时生成0.4molH2O，不能体现正逆反应，故不能说明达到平衡状态，故C错误；
D．H2O与CH3OH都是产物，并且按照1：1的比例生成，所以H2O与CH3OH的物质的量浓度之比一直为1：1，不能说明达到平衡状态，故D错误；
故选A；
②要使$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（C{O}_{2}）}$增大，则根据反应，
A．升高温度，平衡逆向移动，所以$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（C{O}_{2}）}$减小，故A错误；
B．恒温恒容下充入He（g），平衡不移动，所以$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（C{O}_{2}）}$不变，故B错误；
C．将H2O（g）从体系中分离，平衡正向移动，所以$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（C{O}_{2}）}$增大，故C正确；
D．恒温恒容再充入2mol CO2和3mol H2，等效于开始加入4molCO2和6molH2，压强增大，平衡正向移动，所以$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（C{O}_{2}）}$增大，故D正确；
故选：CD；
③由图象数据CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）得
   开始浓度：1       1.5        0        0
  转化浓度：0.25     0.75       0.25    0.25 
  平衡浓度：0.75     0.75       0.25    0.25 
所以K=$\frac{0.25×0.25}{0.75×0.7{5}^{3}}$=0.20，则要使K=1，又反应放热所以降低温度使平衡向正反应方向移动，故答案为：0.20；C；
（2）①M区是质子流出的一极，应是原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为：CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+，
故答案为：CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+；
②用惰性电极，电解饱和食盐水总的电极反应式为2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$H2↑+Cl2↑+2OH-，
pH值变为13时，pOH=1，c（OH-）=0.1mol/L，n（OH-）=0.1mol/L×0.3L=0.03mol，由方程式CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+，2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$H2↑+Cl2↑+2OH-可知
 CH3OH～6e-～6OH-
 32g        6mol
m（CH3OH）  0.03mol
则m（CH3OH）=32g×0.03mol÷6mol=0.16g，
故答案为：2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$H2↑+Cl2↑+2OH-；0.16g；

点评 本题考查了化学平衡的有关知识，电极反应式的书写等，综合性强，但难度不大．

练习册系列答案
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15．已知丙酮[CH3COCH3]键线式可表示为，根据键线式回答下列问题：
（1）  分子式：C5H9O2，结构简式：CH2=CH（CH3）COOCH3．
（2）写出乙烯分子的电子式：．
（3）有机物（CH3）2CHCH（C2H5）CH=CH2的名是4-甲基-3-乙基-1-戊烯．
（4）写出甲苯制TNT化学方程式+3HNO3$→_{△}^{浓硫酸}$+3H2O．
（5）的一氯取代物有2种，的二氯取代物有7种．
16．下表所列各组第I栏中的化学反应与第Ⅱ栏中的化学反应都可以用第Ⅲ栏中的离子方程式表示的是（　　）
选项第I栏第Ⅱ栏第Ⅲ栏
A往少量NaOH溶液中投入铝片往过量NaOH溶液中投入铝片Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑
B往Fe2（SO4）3溶液中滴入氢氧化钠溶液往Fe2（SO4）3溶液中滴入氢氧化钡溶液Fe3++3OH-═Fe（OH）3↓
CNaHCO3溶液滴入Ca（OH）2溶液NaHCO3溶液滴入NaOH溶液OH-+HCO3-═CO32-+H2O
D往NaOH溶液中通入过量CO2气体往NaOH溶液中通入少量CO2气体CO2+OH-═HCO3-
A．AB．BC．CD．D
13．能够证明甲烷分子空间结构为正四面体的事实是（　　）
A．碳氢键的键能相等B．甲烷的二氯代物的结构只一种
C．四个碳氢键的键长相等D．甲烷的一氯代物只有一种
20．根据下列操作及现象，所得结论正确的是（　　）
序号操作及现象结论
A将0.1 mol•L-1氨水稀释成0.01 mol•L-1，测得
pH由11.1变成 10.6		稀释后NH3•H2O的电离程度减小
B常温下，测得饱和Na2CO3溶液的pH大于
饱和NaHCO3溶液		常温下水解程度：
CO32-＞HCO3-
C向25 mL冷水和沸水中分别滴入5滴FeCl3饱和溶液，前者为黄色，后者为红褐色温度升高，Fe3+的水解程度增大
D溴乙烷与NaOH乙醇溶液共热产生的气体
通入KMnO4酸性溶液中，溶液褪色		产生的气体为乙烯
A．AB．BC．CD．D
10．添加塑化剂可改善白酒等饮料的口感，但不应超过规定的限量．DBP是一种酯类塑化剂，可由下列路线合成：

已知以下信息：
①
②（-R1、-R2表示氢原子或烃基）
（1）A的结构简式，D的结构简式是CH3CH=CHCHO，D→E的反应类型加成（还原）反应；
（2）D和H2 1：1反应生成E，则E官能团名称为碳碳双键、羟基，DBP的分子式为C16H18O4
（3）由B和E以物质的量比1：2合成DBP的化学方程式：；
（4）写出2种同时符合下列条件的B的分异构体结构简式；
①能和NaHCO3溶液反应生成CO2　　
③能使FeC13溶液发生显色反应
②能发生银镜反应　　　　　　　　  
④苯环上含碳基团处于对位
（5）写出B与碳酸氢钠溶液反应的方程式．
17．聚乙烯塑料在生产中有广泛应用．工业上，由乙苯和二氧化碳催化脱氢可制备苯乙烯，化学方程式如图1：

请回答下列问题：
（1）苯乙烯在一定条件下合成聚苯乙烯的化学方程式为．立方烷（C8H8）的键线式结构如图2所示，它和苯乙烯的关系是同分异构体（填“同位素”、“同素异形体”、“同分异构体”或“同系物”）．
（2）乙苯在二氧化碳气氛中分两步反应：
①△H1=+117.6kJ•mol-1
②H2（g）+CO2（g）?CO（g）+H2O（g）△H2=-41.2kJ•mol-1
由乙苯与CO2制苯乙烯反应的△H=+76.4KJ/mol．该反应自发进行的条件是A（填序号）．
A．较高温度下自发  B．较低温度下自发
C．任何温度下不自发  D．任何温度下自发
（3）以熔融碳酸盐（MCO3）为电解质，一氧化碳-空气燃料电池的负极反应式为CO-2e-+CO32-=2CO2．在标准状况下，11.2L氧气参与反应，理论上转移的电子数为2NA．
（4）温度为T1时，该反应的平衡常数K=0.5．在2L的密闭容器中加入乙苯和二氧化碳，反应到某时刻测得混合物各组分的物质的量均为1.0mol．
①该时刻上述化学反应中CO2的v正=v逆（填“＞”、“＜”或“=”）．
②下列情况不能说明上述反应在该条件下达到平衡状态的是B（填序号）．
A．混合气体的平均相对分子质量不变
B．混合气体的密度不变
C．CO的正、逆反应速率相等．
14．四种短周期元素在周期表中的相对位置如下所示，其中Z元素原子核外电子总数是其最外层电子数的3倍．
请回答下列问题：
（1）元素Z位于周期表中的位置第三周期第VA族
（2）这些元素的氢化物中，水溶液碱性最强的是NH3（填写化学式，下同）；X、Y、Z三种元素的最高价氧化对应水化物中酸性由强到弱依次为HNO3＞H3PO4＞H2CO3
（3）Y的气态氢化物和其最高价氧化物对应的水化物相互反应的离子方程式为；NH3+H+=NH4+
（4）W和Y形成的一种二元化合物具有色温效应，其相对分子质量在170～190之间，且W的质量分数约为70%．该化合物的化学式为S4N4．
（5）写出Y的最高价氧化物对应水化物的浓溶液与X在加热条件下反应的化学方程式C+4HNO3（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+4NO2↑+2H2O，反应中若转移12mol电子，消耗的还原剂质量为36g．
15．饮料果醋中含有苹果酸，苹果酸经聚合生成聚苹果酸．已知：
（1）0.1mol苹果酸与足量NaHCO3溶液反应能产生4.48L CO2（标准状况）；
（2）苹果酸脱水生成能使溴水褪色的产物；
（3）

请回答：
（1）写出B的结构简式HOOCCH2CH2COOH．
（2）E的核磁共振氢谱有三组峰，其峰面积比为1：2：2，E的结构简式为HOCH2CH2CH2CH2OH．
（3）写出苹果酸所含官能团的名称羟基、羧基，F转化成苹果酸可能发生的反应类型氧化反应、取代反应或水解反应．
（4）写出与苹果酸具有相同官能团的同分异构体的结构简式．
（5）写出F与足量银氨溶液反应的化学方程式OHCCH2CHClCHO+4Ag（NH3）2OH$\stackrel{△}{→}$NH4OOCCH2CHClCOONH4+4Ag↓+6NH3+2H2O．
（6）写出C与NaOH溶液反应的化学方程式HOOCCH2CHClCOOH+3NaOH$\stackrel{△}{→}$NaOOCCH2CH（OH）COONa+NaCl+2H2O．
（7）聚苹果酸具有良好的生物相容性，可作为手术缝合线等材料应用于生物医药和生物材料领域．其在生物体内水解的化学方程式．

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