题目内容
(2010?启东市模拟)联合国气候变化大会于2009年12月7-18日在哥本哈根召开.中国政府承诺,到2020
年,单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~45%.
(1)有效“减碳”的手段之一是节能.下列制氢方法最节能的是
A.电解水制氢:2H2O
2H2↑+O2↑ B.高温使水分解制氢:2H2O
2H2↑+O2↑
C.太阳光催化分解水制氢:2H2O
2H2↑+O2↑
D.天然气制氢:CH4+H2O
CO+3H2
(2)CO2可转化成有机物实现碳循环.在体积为1L的密闭容器中,充入1mol CO2和3mol H2,一定条件下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ/mol,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示.
①从3min到10min,v(H2)=
②能说明上述反应达到平衡状态的是
A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1(即图中交叉点)
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3mol H2,同时生成1mol H2O
D.CO2的体积分数在混合气体中保持不变
③下列措施中能使n (CH3OH)/n (CO2)增大的是
A.升高温度B.恒温恒容充入He(g)
C.将H2O(g)从体系中分离 D.恒温恒容再充入1mol CO2和3mol H2
④相同温度下,如果要使氢气的平衡浓度为1mol/L,则起始时应向容器中充入1mol CO2和
(参考数据:
=2.64;
=21.166.计算结果请保留3位有效数字.)
(3)CO2加氢合成DME(二甲醚)是解决能源危机的研究方向之一.
2CO2(g)+6H2(g)→CH3OCH3(g)+3H2O.有人设想利用二甲醚制作燃料电池,
以KOH溶液做电解质溶液,试写出该电池工作时负极反应的电极反应方程式
年,单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~45%.
(1)有效“减碳”的手段之一是节能.下列制氢方法最节能的是
C
C
.(填字母序号)A.电解水制氢:2H2O
| ||
| ||
C.太阳光催化分解水制氢:2H2O
| ||
太阳光 |
D.天然气制氢:CH4+H2O
高温 |
(2)CO2可转化成有机物实现碳循环.在体积为1L的密闭容器中,充入1mol CO2和3mol H2,一定条件下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ/mol,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示.
①从3min到10min,v(H2)=
0.11
0.11
mol/(L?min).②能说明上述反应达到平衡状态的是
D
D
(选填编号).A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1(即图中交叉点)
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3mol H2,同时生成1mol H2O
D.CO2的体积分数在混合气体中保持不变
③下列措施中能使n (CH3OH)/n (CO2)增大的是
CD
CD
(选填编号).A.升高温度B.恒温恒容充入He(g)
C.将H2O(g)从体系中分离 D.恒温恒容再充入1mol CO2和3mol H2
④相同温度下,如果要使氢气的平衡浓度为1mol/L,则起始时应向容器中充入1mol CO2和
3.58
3.58
mol H2,平衡时CO2的转化率为86.1%
86.1%
.(参考数据:
7 |
448 |
(3)CO2加氢合成DME(二甲醚)是解决能源危机的研究方向之一.
2CO2(g)+6H2(g)→CH3OCH3(g)+3H2O.有人设想利用二甲醚制作燃料电池,
以KOH溶液做电解质溶液,试写出该电池工作时负极反应的电极反应方程式
C2H6O+16OH--12e-═2CO32-+11H2O
C2H6O+16OH--12e-═2CO32-+11H2O
.分析:(1)最节能的方法是利用太阳能;
(2)①根据图象计算v(CO2),根据反应速率之比等于化学计量数之比计算;
②当达到化学平衡状态时,正逆反应速率相等,各物质的浓度不变,以此判断;
③能使n (CH3OH)/n (CO2)增大,应使平衡向正反应方向移动;
④根据图象计算各物质的平衡浓度,进而计算平衡常数,根据平衡常数计算;
(3)电池负极应为二甲醚的氧化反应.
(2)①根据图象计算v(CO2),根据反应速率之比等于化学计量数之比计算;
②当达到化学平衡状态时,正逆反应速率相等,各物质的浓度不变,以此判断;
③能使n (CH3OH)/n (CO2)增大,应使平衡向正反应方向移动;
④根据图象计算各物质的平衡浓度,进而计算平衡常数,根据平衡常数计算;
(3)电池负极应为二甲醚的氧化反应.
解答:解:(1)太阳光是取之不尽用之不竭的能源,利用太阳能制备氢气应为最节能的方法,故答案为:C;
(2)①v(CO2)=
,则v(H2)=3v(CO2)=3×
=0.11mol/(L?min),
故答案为:0.11;
②A.由图可知反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1时,并未达到平衡状态,故A错误;
B.因气体的质量不变,容器的体积不变,则无论是否达到平衡状态,都存在混合气体的密度不随时间的变化而变化,不能判断是否达到平衡状态,故B错误;
C.无论是否达到平衡状态,都存在单位时间内每消耗3molH2,同时生成1molH2O,故C错误;
D.CO2的体积分数在混合气体中保持不变,说明达到平衡状态,故D正确.
故答案为:D;
③A.升高温度,平衡向逆反应方向移动,则比值减小,故A错误;
B.恒温恒容充入He(g),平衡不移动,故B错误;
C.将H2O(g)从体系中分离,平衡向正反应方向移动,故C正确;
D.恒温恒容再充入1mol CO2和3mol H2,相当于在原来基础上缩小体积,压强增大,平衡向正反应方向移动,故D正确,
故答案为:CD;
④由图象可知平衡时c(CO2)=0.25mol/L,则c(H2)=0.25mol/L,c(CH3OH)=0.75mol/L,c(H2O)=0.75mol/L,
则k=
=5.33,
相同温度下,如果要使氢气的平衡浓度为1mol/L,起始时应向容器中充入1mol CO2和xmolH2,
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)
起始(mol/L):1 x 0 0
转化(mol/L):
(x-1)x-1
(x-1)
(x-1)
平衡(mol/L):1-
(x-1)1
(x-1)
(x-1)
则有
=5.33,
x=3.58,
平衡时CO2的转化率为
×100%=86.1%,
故答案为:3.58;86.1%;
(3)电池负极应为二甲醚的氧化反应,在碱性条件下生成CO32-,电极反应式为C2H6O+16OH--12e-═2CO32-+11H2O,
故答案为:C2H6O+16OH--12e-═2CO32-+11H2O.
(2)①v(CO2)=
0.25mol/L |
7min |
0.25mol/L |
7min |
故答案为:0.11;
②A.由图可知反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1时,并未达到平衡状态,故A错误;
B.因气体的质量不变,容器的体积不变,则无论是否达到平衡状态,都存在混合气体的密度不随时间的变化而变化,不能判断是否达到平衡状态,故B错误;
C.无论是否达到平衡状态,都存在单位时间内每消耗3molH2,同时生成1molH2O,故C错误;
D.CO2的体积分数在混合气体中保持不变,说明达到平衡状态,故D正确.
故答案为:D;
③A.升高温度,平衡向逆反应方向移动,则比值减小,故A错误;
B.恒温恒容充入He(g),平衡不移动,故B错误;
C.将H2O(g)从体系中分离,平衡向正反应方向移动,故C正确;
D.恒温恒容再充入1mol CO2和3mol H2,相当于在原来基础上缩小体积,压强增大,平衡向正反应方向移动,故D正确,
故答案为:CD;
④由图象可知平衡时c(CO2)=0.25mol/L,则c(H2)=0.25mol/L,c(CH3OH)=0.75mol/L,c(H2O)=0.75mol/L,
则k=
0.75×0.75 |
0.25×0.753 |
相同温度下,如果要使氢气的平衡浓度为1mol/L,起始时应向容器中充入1mol CO2和xmolH2,
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)
起始(mol/L):1 x 0 0
转化(mol/L):
1 |
3 |
1 |
3 |
1 |
3 |
平衡(mol/L):1-
1 |
3 |
1 |
3 |
1 |
3 |
则有
| ||||
1-
|
x=3.58,
平衡时CO2的转化率为
| ||
1 |
故答案为:3.58;86.1%;
(3)电池负极应为二甲醚的氧化反应,在碱性条件下生成CO32-,电极反应式为C2H6O+16OH--12e-═2CO32-+11H2O,
故答案为:C2H6O+16OH--12e-═2CO32-+11H2O.
点评:本题综合考查化学平衡以及电化学知识,题目难度较大,注意反应速率的计算、平衡状态的判断以及化学平衡的计算方法,利用平衡常数计算为解答该题的关键.
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