题目内容
【题目】以含1个碳原子的物质(如CO、CO2、CH4、CH3OH等)为原料的碳一化学处于未来化学产业的核心，成为科学家研究的重要课题。
(1))已知CO、H2、CH3OH(g)的燃烧热分别为-283.0 kJ·mol－1、-285.8 kJ·mol－1、-764.5 kJ·mol－1。则反应Ⅰ：CO(g)＋2H2(g)
CH3OH(g) ΔH＝_____；。
(2)在T1时，向体积为2 L的恒容容器中充入物质的量之和为3 mol的CO和H2，发生反应CO(g)＋2H2(g)
CH3OH(g)，反应达到平衡时CH3OH(g)的体积分数(φ)与n(H2)/n(CO)的关系如图所示。
①当起始n(H2)/n(CO)＝2时，经过5 min达到平衡，CO的转化率为0.6，则0～5 min内平均反应速率v(H2)＝______。若此刻再向容器中加入CO(g)和CH3OH(g)各0.4 mol，达到新平衡时H2的转化率将____(填“增大”“减小”或“不变”)。
②当n(H2)/n(CO)＝3.5时，达到平衡后，CH3OH的体积分数可能是图像中的________(填“D”“E”或“F”)点。
(3)在一容积可变的密闭容器中充有10 mol CO和20 mol H2。CO的平衡转化率(α)与温度(T)、压强(p)的关系如图所示。
①A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为________。
②若达到平衡状态A时，容器的体积为10 L，则在平衡状态B时容器的体积为_____L。
(4)以甲醇为主要原料，电化学合成碳酸二甲酯的工作原理如图所示。则电源的负极为__(填“A”或“B”)，写出阳极的电极反应式____。
【答案】－90.1 kJ·mol－1 0.12 mol·L－1·min－1 增大 F KA＝KB>KC 2 B 2CH3OH＋CO－2e－===(CH3O)2CO＋2H＋
【解析】
(1)根据CO 、H2和CH3OH的燃烧热先书写热方程式，再利用盖斯定律计算CO(g)＋2H2(g)
CH3OH(g) 的ΔH；
(2) ①根据
计算速率；根据Q和K的关系判断反应方向；②根据恒容容器中，投料比等于系数比，达到平衡状态时产物的百分含量最大；
(3) ①相同温度下平衡常数相等；根据图像，CO的平衡转化率(α)随温度升高而减小，可知升高温度平衡逆向移动；
②根据A、B两点的平衡常数相等计算在平衡状态B时容器的体积；
（4）由结构示意图可知，电解池左侧发生氧化反应、右侧发生还原反应，则电解池左侧为阳极，右侧为阴极。
（1）由CO（g）、H2（g）和CH3OH（g）的燃烧热△H分别为-283.0 kJ·mol－1、-285.8 kJ·mol－1和-764.5 kJ·mol－1，则
①CO（g）+
O2（g）=CO2（g）△H=-283.0 kJ·mol－1
②CH3OH（g）+
O2（g）=CO2（g）+2 H2O（l）△H=-764.5 kJ·mol－1
③H2（g）+O2（g）=H2O（l）△H=-285.8 kJ·mol－1
由盖斯定律可知用①+③×2-②得反应CO（g）+2H2（g）=CH3OH（l），
该反应的反应热△H=-283.0 kJ·mol－1+（-285.8 kJ·mol－1）×2-（-764.5 kJ·mol－1）=－90.1 kJ·mol－1；
(2) ①当起始n(H2)/n(CO)＝2时，则起始n(H2) ＝2mol，n(CO)＝1mol，经过5 min达到平衡，CO的转化率为0.6，
CO(g)＋2H2(g)
CH3OH(g)
起始 0.5 1 0
转化 0.3 0.6 0.3
平衡 0.2 0.4 0.3
0.12 mol·L－1·min－1
K
9.375
若此刻再向容器中加入CO(g)和CH3OH(g)各0.4 mol，则
7.8125＜K，所以反应正向进行，达到新平衡时H2的转化率将增大；
②根据恒容容器中，投料比等于系数比，达到平衡状态时产物的百分含量最大，所以当n(H2)/n(CO)＝3.5时，达到平衡后，CH3OH的体积分数可能是图像中的F点；
(3) ①相同温度下平衡常数相等，所以KA=KB；根据图像，CO的平衡转化率(α)随温度升高而减小，可知升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，所以KB＞KC，故KA＝KB>KC；
②A、B两点的平衡常数相等，设B点容器的体积为VL
CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
起始 10 20 0
转化 5 10 5
平衡 5 10 5
；
CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
起始 10 20 0
转化 8 16 8
平衡 2 4 8
；V=2L；
（4）由结构示意图可知，电解池左侧发生氧化反应、右侧发生还原反应，则电解池左侧为阳极，连接电源的正极，右侧为阴极，连接电源的负极，B为电源的负极，阳极是甲醇、CO失去电子生成（CH3O）2CO和氢离子，电极反应式为：2CH3OH+CO-2e-=（CH3O）2CO+2H+。
【题目】光气（COCl2）在塑料、制药等工业生产中有许多用途，其化学性质不稳定，遇水迅速产生两种酸性气体。回答下列问题：
（1）少量COCl2可用烧碱溶液吸收，发生反应的离子方程式为________。
（2）工业上用CO和Cl2在高温、活性炭催化作用下合成光气：Cl2(g)＋CO(g)
COCl2(g) H＝-108 kJ·mol-1。所需CO来自CH4与CO2的催化重整反应。查阅文献获得以下数据：
CH4(g)＋2O2(g)==CO2(g)＋2H2O(l) H1＝-890.3 kJ·mol-1
2H2(g)＋O2 (g)==2H2O(l) H2＝-571.6 kJ·mol-1
2CO(g)＋O2 (g)==2CO2(g) H3＝-566 kJ·mol-1
则CH4与CO2催化重整反应生成CO和H2的热化学方程式为_____。
（3）在T ℃时，向盛有活性炭的5 L恒容密闭容器中加入0.6 mol CO和0.45 mol Cl2，CO和COCl2的浓度在不同时刻的变化状况如图所示：
①反应在第6 min时的平衡常数为___，第8 min时改变的条件是____。
②在第12 min时升高温度，重新达到平衡时，COCl2的体积分数将___（填“增大”“不变”或“减小”），原因是_____。
（4）Burns和Dainton研究了反应Cl2(g)＋CO(g)COCl2(g)的动力学，获得其速率方程v = k[c(Cl2)]3/2[c(CO)]m，k为速率常数（只受温度影响），m为CO的反应级数。
①该反应可认为经过以下反应历程：
第一步：Cl22Cl 快速平衡
第二步：Cl + COCOCl 快速平衡
第三步：COCl + Cl2 —→COCl2 + Cl 慢反应
下列表述正确的是____（填标号）。
A．COCl属于反应的中间产物 B．第一步和第二步的活化能较高
C．决定总反应快慢的是第三步 D．第三步的有效碰撞频率较大
②在某温度下进行实验，测得各组分初浓度和反应初速度如下：
实验序号 | c(Cl2)/mol·L-1 | c(CO)/mol·L-1 | v/mol·L-1·s-1 |
1 | 0.100 | 0.100 | 1.2×10-2 |
2 | 0.050 | 0.100 | 4.26×10-3 |
3 | 0.100 | 0.200 | 2.4×10-2 |
4 | 0.050 | 0.050 | 2.13×10-3 |
CO的反应级数m =___，当实验4进行到某时刻，测得c(Cl2) = 0.010mol·L-1，则此时的反应速率v =___mol·L-1·s-1（已知：
≈ 0.32）。