题目内容
【题目】科学家积极探索新技术对CO2进行综合利用, CO2可用来合成低碳烃。
CO2(g) +4H2(g) 
CH4(g) + 2H2O(g) ΔH= a kJ/mol
(1)已知：①4H2（g）+ 2O2（g）=4H2O（g） △H=-967.2kJ/mol．
②CH4(g) + 2O2(g) =CO2(g) + 2H2O(g) ΔH=-802.0 kJ/mol．
请回答：①②这两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是__________________； a=____________kJ/mol。
(2)在体积为1L的密闭刚性容器中，充入4mol H2和1mol CO2，测得温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图1所示。
①已知M点总压为1MPa，该反应在此温度下的平衡常数Kp=______MPa-2。(Kp是用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数，气体分压=气体总压×体积分数。）
②欲增加二氧化碳的平衡转化率，可采取的措施有__________。
A．通入惰性气体 B．提高温度
C．增加二氧化碳浓度 D．增加氢气浓度
③下列说法正确的是_________。
A．平衡常数大小：KN>KM
B．其他条件不变，若不使用催化剂，则250℃ 时CO2的平衡转化率可能位于点M1
C．图1中M点时，甲烷的体积分数为12.5%
D．当压强或n( H2)/n(CO2)不变时均可证明化学反应已达到平衡状态
(3)新型高效的甲烷燃料电池工作时总反应式：CH4+2O2=CO2+2H2O。
①该电池的负极是___________(填a或b)，②负极电极反应式为___________；
【答案】两个反应都放出大量的热 -165.2 1 D C a CH4+2H2O-8e-=CO2+8H+
【解析】
(1)已知：①4H2(g)+ 2O2(g)=4H2O(g) △H=-967.2kJ/mol，②CH4(g) + 2O2(g) =CO2(g) + 2H2O(g) ΔH=-802.0 kJ/mol，由盖斯定律可知①-②得CO2(g) +4H2(g) 
CH4(g) + 2H2O(g)，由此计算 ΔH；
(2)①已知M点总压为1MPa，CO2的转化率为50%，则：
平衡体系中CO2的体积分数为
=
，H2的体积分数为
=
，CH4的体积分数为=，H2O的体积分数为
，由此计算该反应在此温度下的平衡常数Kp；
②欲增加二氧化碳的平衡转化率，常通过控制反应条件促进平衡正向移动即可；
③A．反应是放热反应，温度升高平衡逆向进行；
B．根据图象分析；
C．图中M点时二氧化碳的转化率50%，结合化学平衡三行计算列式得到；
D．混合气体的质量不变，体积不变，所以混合气体的密度始终不变；
(3)燃料电池通O2的极为正极，负极上发生氧化反应，且外电路电子由负极流向正极。
(1)因①②这两个反应两个反应都放出大量的热，则从热力学角度分析，这两个反应趋势均很大；已知：①4H2(g)+ 2O2(g)=4H2O(g) △H=-967.2kJ/mol，②CH4(g) + 2O2(g) =CO2(g) + 2H2O(g) ΔH=-802.0 kJ/mol，由盖斯定律可知①-②得CO2(g) +4H2(g) CH4(g) + 2H2O(g)，则ΔH=(-967.2kJ/mol)-(-802.0 kJ/mol)=-165.2 kJ/mol= a kJ/mol，即a=-165.2；
(2)①已知M点总压为1MPa，CO2的转化率为50%，则：
平衡体系中CO2的体积分数为=，H2的体积分数为=，CH4的体积分数为
=，H2O的体积分数为，由此计算该反应在此温度下的平衡常数Kp=
MPa-2=1MPa-2；
②A．在恒温恒容条件下，通入惰性气体，压强增大，但不改变反应体系各物质的浓度，不改变反应速率，平衡不移动，二氧化碳的平衡转化率不变，故A错误；
B．正反应放热，提高温度，平衡逆向移动，二氧化碳的平衡转化率降低，故B错误；
C．增加二氧化碳浓度，平衡正向移动，H2的转化率增加，而二氧化碳的平衡转化率降低，故C错误；
D．增加氢气浓度，平衡正向移动，H2的转化率降低，而二氧化碳的平衡转化率增加，故D正确；
故答案为D；
③A．升高温度二氧化碳的平衡转化率减低，则升温平衡逆向移动，所以M化学平衡常数大于N，故A错误；
B．由图象可知，其他条件不变，若不使用催化剂，则250℃时CO2的平衡转化率可能位于点M，故B错误；
C．图1中M点时，由①的解析知甲烷的体积分数为
=12.5%，故C正确；
D．混合气体的质量不变，体积不变，所以混合气体的密度始终不变，所以不能根据混合气体的密度来判断化学反应是否达到平衡状态，故D错误；
故答案为C；
(3)①有甲烷燃料电池总反应式：CH4+2O2=CO2+2H2O可知，通O2的极为正极，且外电路电子由负极流向正极，则a极为负极；
②负极上CH4发生氧化反应，其电极反应式为CH4+2H2O-8e-=CO2+8H+。
