题目内容
利用太阳能分解水产生H2，在催化剂作用下H2与CO2反应合成CH3OH，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知：H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) ΔH=－285.8 kJ·mol－1、CH3OH(l)+ 3/2O2(g)= CO2 (g)+ 2H2O(l) ΔH=－726.5 kJ·mol－1、CO(g) +1/2O2(g)= CO2 (g) ΔH=－283.0 kJ·mol－1。
请回答下列问题：
⑴用太阳能分解18g水，需要消耗的能量为 kJ。
⑵ 液态CH3OH不完全燃烧生成CO和液态H2O的热化学方程式为 。
⑶CO2合成燃料CH3OH是碳减排的新方向。在容积为2 L的密闭容器中，充2 mol CO2和6 mol H2，由CO2和H2合成甲醇，反应式：CO2(g)＋3H2(g)
CH3OH(g)＋H2O(g)，在其他条件不变的情况下，考察温度对反应的影响，实验结果如下图所示(注：T1、T2均大于300 ℃)：
①下列说法正确的是
A．温度为T2时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均速率为: v(CH3OH)＝nB/tB mol·(L·min)－1
B．T2＞T1，T2平衡时，甲醇产量变少，所以该反应为放热反应
C．该反应在T2时的平衡常数比T1时的平衡常数大
D．处于A点的反应体系从T1变到T2，平衡逆向移动
②能判断该反应已达化学反应限度标志的是 （填字母。
A．H2的百分含量保持不变
B．容器中CO2 浓度与H2浓度之比为1: 3
C．容器中混合气体的密度保持不变
D．CO2消耗速率与CH3OH生成速率相等
⑷科学家致力于CO2的“组合转化”技术研究，如将CO2和H2以体积比1∶4比例混合通入反应器，适当条件下，反应可获得一种能源。完成以下化学方程式，就能知道该种能源。
CO2＋4H2
2H2O ＋ 。
⑸ 在直接以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性，总反应式为：2CH3OH + 3O2＝2CO2＋4H2O，则正极的反应式为 ；负极的反应式为 。
(1) 285.8 （3分） ⑵ CH3OH(l) + O2(g)＝CO(g) + 2H2O(l) ΔH=－443.5 kJ·mol－1（3分）
⑶ ①BD（2分） ②A （2分） (4) CH4（2分）
⑸ 4H++O2+4e- = 2H2O（2分）、 CH3OH+H2O-6e- = CO2+6H+（2分）
解析试题分析：（1）由H2（g）的燃烧热△H为-285.8kJ?mol-1知，1molH2（g）完全燃烧生成1molH2O（l）放出热量285.8kJ，即分解1mol H2O（l）为1mol H2（g）消耗的能量为285.8kJ，则分解18g水即1mol H2O（l）消耗的能量为285.8kJ。
（2）由CO（g）和CH3OH（l）的燃烧热△H分别为-283.0kJ?mol-1和-726.5kJ?mol-1，则
①CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g）△H=-283.0kJ?mol-1，②CH3OH（l）+3/2O2（g）=CO2（g）+2 H2O（l）△H=-726.5kJ?mol-1，由盖斯定律可知用②-①得反应CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2 H2O（l），
该反应的反应热△H=-726.5kJ?mol-1-（-283.0kJ?mol-1）＝－443.5kJ?mol-1。
（3）①A、中按照其计算速率的方法可知反应速率=
＝
mol/L?min，故A错误；B、正反应为放热反应，根据题给图象分析可知，T2先达到平衡则T2＞T1，又温度高时平衡状态CH3OH的物质的量少，则说明可逆反应CO2+3H2
CH3OH+H2O向逆反应方向移动，故正反应为放热反应，该反应的△H＜0，故B正确；C、正反应为放热反应，根据题给图象分析可知，T2先达到平衡，则T2＞T1，该反应在T1时的平衡常数比T2时的大，C不正确；D、处于A点的反应体系从T1变到T2，温度升高，正方应放热，则平衡向逆反应方向移动，D正确，答案选BD。
②在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态，则A、H2的百分含量保持不变可以说明反应达到平衡状态，A正确；B、平衡时浓度不再发生变化，但各物质的浓度之间不一定相等或满足某种关系，因此容器中CO2 浓度与H2浓度之比为1: 3不能说明反应达到平衡状态，B不正确；C、密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量和容积始终是不变的，因此容器中混合气体的密度保持不变不能说明反应达到平衡状态，C不正确；D、CO2消耗速率与CH3OH生成速率方向一致，根据速率之比等于相应的化学计量数之比可知，二者的速率始终是相等的，不能说明达到平高姿态，D不正确，答案选A。
（4）根据原子守恒可知，反应中另外一种生成物是甲烷，即CO2＋4H2 CH4＋2H2O。
（5）直接以甲醇为燃料的电池中，电解质溶液为酸性，正极氧气得到电子，则正极电极反应式为4H++O2+4e- = 2H2O。甲醇燃料电池，燃料在负极失电子发生氧化反应，负极的反应式为CH3OH+H2O-6e- = CO2+6H+。
考点：考查外界条件对平衡状态的影响、平衡状态判断以及可逆反应的有关计算、电极反应式的书写等
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2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示。已知1 mol SO2(g)氧化为1 mol SO3(g)的ΔH="-99" kJ·mol-1
CH3OH(g)。在密闭容器中充有10 mol CO与20 mol H2，CO的平衡转化率与温度、压强的关系如右图所示。
还原为N2，一段时间后，溶液的碱性
（9分）如图所示，把试管放入盛有25℃的饱和石灰水的烧杯中，试管中开始放入几小块镁片，再用滴管滴入5mL盐酸于试管中。试回答下列回答：
（1）实验中观察到的现象是____________________。（选填代号）
| A．试管中镁片逐渐溶解 | B．试管中产生无色气泡 |
| C．烧杯外壁变冷 | D．烧杯底部析出少量白色固体 |
（3）写出有关反应的离子方程式________________。
（4）由实验推知，MgCl2溶液和H2的总能量________（填“大于”“小于”“等于”）镁片和盐酸的总能量。
2013年以来，全国很多地区都曾陷入严重的雾霾和污染天气中，冬季取暖排放的CO2、汽车尾气等都是形成雾霾的因素。
（1）已知：① N2(g) + O2(g)＝2NO(g) △H＝+179．5 kJ/mol
②2NO(g) + O2(g)＝2NO2(g) △H＝－112．3 kJ/mol
③2NO(g) +2CO(g)＝N2(g) +2CO2(g) △H＝－759．8 kJ/mol
下图是在101kPa，298K条件下1mol NO2和1mol CO反应生成1mol CO2和1mol NO过程中能量变化的示意图。则a＝ 。
（2）将不同物质的量的H2O（g）和CO分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应：
H2O(g)+CO(g)
CO2(g)+H2(g)，得到如下三组数据：
| 实验组 | 温度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡所需时间/min | ||
| H2O | CO | CO | H2 | |||
| 1 | 650 | 2 | 4 | 2．4 | 1．6 | 5 |
| 2 | 900 | 1 | 2 | 1．6 | 0．4 | 3 |
| 3 | 900 | a | b | c | d | t |
①实验组1中以v(CO2)表示的反应速率为 ，此温度下的平衡常数为 ，温度升高时平衡常数会 （填“增大”、“减小”或“不变”）。
②650℃时，若在此容器中开始充入2mol H2O（g）、 1mol CO、 1 mol CO2和 x molH2，若要使反应在开始时正向进行，则x应满足的条件是 。
③若a=2,b=1，则达平衡时实验组2中H2O（g）和实验组3中CO的转化率的关系为α2 (H2O) α3 (CO)（填“＜”、“＞”或“＝”)。
研究人员通过对北京地区PM2．5的化学组成研究发现，汽车尾气和燃煤污染分别 占4％、l8％
I．（1）用于净化汽车尾气的反应为：2NO(g)+2CO(g) 
2CO2(g)+N2(g)，已知该反应在570K时的平衡常数为1×1059，但反应速率极慢。下列说法正确的是：
| A．装有尾气净化装置的汽车排出的气体中不再含有NO或CO |
| B．提高尾气净化效率的最佳途径是使用高效催化剂 |
| C．增大压强，上述平衡右移，故实际操作中可通过增压的方式提高其净化效率 |
| D．提高尾气净化效率的常用方法是升高温度 |
N2(g)+CO2(g) 
H=akJ·mol-1，向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO，恒温(T1℃)条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：| 浓度/mol·L-1 时间/min | NO | N2 | CO2 |
| 0 | 0.100 | 0 | 0 |
| 10 | 0.058 | 0.021 | 0.021 |
| 20 | 0.050 | 0.025 | 0.025 |
| 30 | 0.050 | 0.025 | 0.025 |
| 40 | 0.036 | 0.032 | 0.010 |
| 50 | 0.036 | 0.032 | 0.010 |
①T1℃时，该反应的平衡常数K= (保留两位小数)。
⑦前10min内用v(NO)表示的化学反应速率为 ，30min后，改变某一条件，反应重新达到平衡，则改变的条件可能是 。
③若30min后升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3：1：l，则该反应的a 0(填“>”、“=”或“<”)。
Ⅱ．CO对人类生存环境的影响很大，CO治理问题属于当今社会的热点问题。
（1）工业上常用SO2除去CO，生成物为S和CO2。已知相关反应过程的能量变化如图所示
则用SO2除去CO的热化学方程式为 。
（2）高温时，也可以用CO还原MgSO4可制备高纯MgO。
①750℃时，测得气体中含等物质的量SO2和SO3，此反应的化学方程式是 。
②由Mg可制成“镁一次氯酸盐”电池，其装置示意图如图，则镁电极发生的电极反应式为 ，该电池总反应的离子方程式为 。
H2O(g) ΔH="+44" kJ·mol-1则16 g液态肼与液态双氧水反应生成液态水时放出的热量是 kJ。