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
C
C
.(填字母序号)
A.电解水制氢:2H2O
 电解 
.
 
2H2↑+O2↑    B.高温使水分解制氢:2H2O
 高温 
.
 
2H2↑+O2
C.太阳光催化分解水制氢:2H2O
   TiO2   
.
太阳光
2H2↑+O2
D.天然气制氢:CH4+H2O
高温
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)=
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
3.58
3.58
mol H2,平衡时CO2的转化率为
86.1%
86.1%

(参考数据:
7
=2.64;
448
=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
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.
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)=
0.25mol/L
7min
,则v(H2)=3v(CO2)=3×
0.25mol/L
7min
=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=
0.75×0.75
0.25×0.753
=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):
1
3
(x-1)x-1    
1
3
(x-1)
1
3
(x-1)
平衡(mol/L):1-
1
3
(x-1)1      
1
3
(x-1)
1
3
(x-1)
则有
1
3
×(x-1)×
1
3
×(x-1)
1-
1
3
(x-1)
=5.33,
x=3.58,
平衡时CO2的转化率为
1
3
(3.58-1)
1
×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.
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.
练习册系列答案
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C10H12O2
C10H12O2

(2)已知:
ⅰ.(R1、R2、R3代表烃基)
ⅱ.
又知,A在一定条件下能发生如下转化,某些生成物(如H2O等)已略去.

请回答:
①步骤Ⅰ的目的是
保护酚羟基
保护酚羟基

②若G为碳酸,则E的结构简式是
HCOOH
HCOOH
③F→H的反应类型是
缩聚反应
缩聚反应

④F在一定条件下可发生酯化反应,生成M(M与FeCl3反应,溶液呈紫色;且分子结构中含有苯环和一个七元环)请写出该反应的化学方程式

⑤A的结构简式是
;上述转化中B→D的化学方程式是

(3)已知A的某种同分异构体N具有如下性质:
①N与FeCl3反应,溶液呈紫色;
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④N分子中苯环上的取代基上无支链.
请写出:N可能的结构简式
(写一种即可).
(4)请设计合理方案,完成从到的合成路线(用合成路线流程图表示,并注明反应条件).
提示:①;合成过程中无机试剂任选;②合成路线流程图示例如下:
CH3CH2OH
H2SO4
170℃
CH2=CH2
高温、高压
催化剂

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