Question

【题目】“低碳循环”引起各国的高度重视，而如何降低大气中的含量及有效地开发利用，引起了全世界的普遍重视。将转化为甲醇：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，此研究对的深度开发应用和构建生态文明社会具有重要的意义。

(1)在一恒温恒容密闭容器中充入1 mol 和3 mol 进行上述反应。测得(g)和(g)浓度随时间变化如图所示。

①0—10 min内，氢气的平均反应速率为____________，第10min后，保持温度不变，向该密闭容器中再充入2 mol(g)和2mol (g)，则平衡______________(填“正向”“逆向”或“不”)移动。

②一定温度下，若此反应在恒压容器中进行，能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_______。

a.容器中压强不变 b.的体积分数不变 c.c()=3c()

d.容器中密度不变 e.2个C=O断裂的同时有3个H-H断裂

(2)若已知：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)

则表示(l)燃烧热的热化学方程式为_______________________________。

(3)如图，25℃时以甲醇燃料电池(电解质溶液为稀硫酸)为电源电解600 mL 一定浓度的NaCl溶液。

①U形管内发生的化学反应方程式为__________________________________。

②在电解一段时间后，NaCl溶液的pH变为12(假设电解前后NaCl溶液的体积不变)，则理论上消耗甲醇的物质的量为____________mol。若向U形管内电解后的溶液中通入气体，使所得溶液c()：c()=2：1，则此时溶液中的c()= ________________。(室温下，H2CO3的；)。

Answer 1

【答案】0.225 mol/(Lmin) 正向 bd 2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑ 0.001

【解析】

(1)根据=，计算甲醇的反应速率，反应速率之比等于化学方程式计量数之比计算氢气的反应速率，化学平衡常数为生成物浓度幂之比与反应物浓度幂之积的比进而求得化学平衡常数，计算再充入2 mol(g)和2mol (g)的浓度商和平衡常数比较判断反应进行的方向；可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的量不变、物质的量浓度不变、百分含量不变以及由此引起的一系列物理量不变，据此分析解答；

(2)根据盖斯定律计算写出热化学方程式；

(3)惰性电极电解氯化钠溶液生成氢氧化钠、氢气和氯气，以此书写化学方程式；NaCl溶液的pH值变为12，即可求出电解池中放电的H+的物质的量为0.006mol，即电解池的阴极得0.006mol电子，根据流经四个电极的电量相等，从而得出消耗甲醇的量；向U形管内电解后的溶液中通入CO2气体，CO2与NaOH反应生成Na2CO3和NaHCO3，当c(-)：c()=2：1时，Ka2==c(H+)，据此计算。

(1)图象分析可以知道，甲醇变化浓度为0.75mol/L，甲醇的反应速率(CH3OH)==0.075mol/(Lmin)，反应速率之比等于化学方程式计量数之比，(H2)=3(CH3OH)=30.075mol/(Lmin)=0.225 mol/(Lmin)，结合化学三行计算得到，图象分析可以知道体积为1L，
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
起始量（mol/L） 1 3 0 0
变化量（mol/L） 0.75 2.25 0.75 0.75
平衡量（mol/L） 0.25 0.75 0.75 0.75
该温度下平衡常数K==5.3，
第10min后，保持温度不变，向该密闭容器中再充入2 mol(g)和2mol (g)，
Qc==2.2<K=5.3，反应正向进行，
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) 反应是气体体积减小的反应，恒温恒压密闭容器中，该反应达平衡状态时，正逆反应速率相同。
a.反应为恒温恒压，压强始终不变，所以容器中压强不变，不能说明反应达到平衡状态，故a错误；

b.的体积分数不变，能说明反应达到平衡状态，所以b选项是正确的；

c. 甲醇和氢气浓度浓度和起始量变化量有关，c()=3c()不能说明反应达到平衡状态，故c错误；

d. 反应前后气体质量相同，恒温恒压密闭容器中混合气体的密度不变，能说明反应达到平衡状态，所以d选项是正确的；

e.2个C=O断裂的必然有3个H-H断裂，二者都表示正反应速率，不能说明反应达到平衡状态，故e错误。

因此，本题正确答案是：0.225 mol/(Lmin)，正向，bd；

(2)已知：① CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)

③H2O(g)= H2O(l)

④CH3OH(g)= CH3OH(l)

根据盖斯定律②+③2-①-④得 ，

因此，本题正确答案是： ；

(3) ①用惰性电极电解氯化钠溶液，化学反应方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑；

NaCl溶液的pH值变为12，即得出n(OH-)=10-2mol/L0.6L=0.006mol，根据电解池中阴极的电极反应2H++2e-=H2↑可以知道：电解池的阴极得0.006mol电子。而流经四个电极的电量相等，根据燃料电池的负极反应CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+可以知道CH3OH~6e-，故失0.006mol电子时消耗0.001mol甲醇。

向U形管内电解后的溶液中通入CO2气体，CO2与NaOH反应生成Na2CO3和NaHCO3，当c()：c()=2：1时，Ka2==c(H+)，则此时溶液中的c()= 2Ka2=2510-11=10-10。

因此，本题正确答案是：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑；0.001；10-10。