Question

【题目】由碳的氧化物直接合成乙醇燃料已进入大规模生产．
（1）如采取以CO和H2为原料合成乙醇，化学反应方程式：2CO（g）+4H2（g）CH3CH2OH（g）+H2O（g）△H；若密闭容器中充有10molCO与20molH2 ， 在催化剂作用下反应生成乙醇，CO的转化率（α）与温度、压强的关系如图1所示．
已知：2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H1=﹣566kJmol﹣1
2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H2=﹣572kJmol﹣1
CH3CH2OH（g）+3O2（g）═2CO2（g）+3H2O（g）△H3=﹣1366kJmol﹣1
H2O（g）═H2O（l）△H4=﹣44kJmol﹣1
①△H=kJmol﹣1
②若A、C两点都表示达到的平衡状态，则从反应开始到达平衡状态所需的时间tAtC（填“＞”、“＜”或“﹦”）．
③若A、B两点表示在某时刻达到的平衡状态，此时在A点时容器的体积为10L，则该温度下的平衡常数：K=；
④熔融碳酸盐燃料电池（MCFS），是用煤气（CO+H2）格负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气，用一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物为电解质，以金属镍（燃料极）为催化剂制成的．负极上CO反应的电极反应式为 ．
（2）工业上还可以采取以CO2和H2为原料合成乙醇，并且更被化学工作者推崇，但是在相同条件下，由CO制取CH3CH2OH的平衡常数远远大于由CO2制取CH3CH2OH 的平衡常数．请推测化学工作者认可由CO2制取CH3CH2OH的优点主要是： ．
（3）目前工业上也可以用CO2来生产甲醇．一定条件下发生反应CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）．若将6molCO2和8molH2充入2L的密闭容器中，测得H2的物质的量随时间变化的曲线如图2所示（实线）．
①请在图中绘出甲醇的物质的量随时间变化曲线．
②仅改变某一实验条件再进行两次实验，测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示，曲线I对应的实验条件改变是 ， 曲线Ⅱ对应的实验条件改变是 ．
（4）将标准状况下4.48L CO2通入1L 0.3molL﹣1NaOH溶液中完全反应，所得溶液中微粒浓度关系正确的是 A．c（Na+）=c（HCO3﹣）+c（CO32﹣）+c（H2CO3）
B．c（OH﹣）+c（CO32﹣）=c（H2CO3）+c（H+）
C．c（Na+）+c（H+）=c（HCO3﹣）+2c（CO32﹣）+c（OH﹣）
D．2c（Na+）=3c（HCO3﹣）+3c（CO32﹣）+3c（H2CO3）

Answer 1

【答案】
（1）﹣300；＞；0.25L4?mol﹣4；CO﹣2e﹣+CO32﹣═2CO2
（2）原料易得、原料无污染、可以减轻温室效应
（3）；升高温度；增大压强
（4）C、D
【解析】解：（1）①已知：2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H1=﹣566kJmol﹣12H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H2=﹣572kJmol﹣1
CH3CH2OH（g）+3O2（g）═2CO2（g）+3H2O（g）△H3=﹣1366kJmol﹣1
H2O（g）═H2O（l）△H4=﹣44kJmol﹣1
由盖斯定律△H=△H1+△H2×2﹣△H3﹣4△H=﹣300kJmol﹣1；
所以答案是：﹣300；②A的温度小于C点，温度越高，反应速率越大，则反应到达平衡的时间越短，所以tA大于tC；
所以答案是：＞；
③

	2CO（g）+	4H2（g）		CH3CH2OH（g）+	H2O（g）
起始浓度（mol/L）	1	2		0	0
转化浓度（mol/L）	0.5	1.0		0.25	0.25
平衡浓度（mol/L）	0.5	1.0		0.25	0.25

根据化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值可知，该温度下反应的平衡常数k= =0.25L4mol﹣4；
所以答案是：0.25L4mol﹣4
④CO在负极上发生氧化反应生成CO2 ， 电极反应式为：CO﹣2e﹣+CO32﹣═2CO2；
所以答案是：CO﹣2e﹣+CO32﹣═2CO2（2）二氧化碳的含量较大且易获取，二氧化碳减少能减轻温室效应等；
所以答案是：原料易得、原料无污染、可以减轻温室效应等；（3）①根据图像可知平衡时氢气的物质的量是2mol，消耗氢气的物质的量是8mol﹣2mol=6mol，平衡时生成甲醇的物质的量是 ×6mol=2mol，因此图像可表示为

所以答案是： ②根据图像知，I反应到达平衡的时间缩短，说明反应速率增大，但氢气的转化率减小，平衡向逆反应方向移动，则改变的条件是升高温度；II反应到达平衡的时间缩短，说明反应速率增大，且氢气的转化率增大，说明改变条件促进平衡向正反应方向移动，则改变的条件是增大压强；
所以答案是：升高温度，增大压强；（4）该溶液是0.2mol二氧化碳与0.3mol的氢氧化钠反应，发生的反应为CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O，二氧化碳剩余，氢氧化钠充分反应生成0.15mol的碳酸钠，剩余的0.05mol二氧化碳与碳酸钠反应：Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3 ， 则Na2CO3剩余0.1mol，生成NaHCO30.1mol，即混合溶液为等量的碳酸钠与碳酸氢钠：
A、根据电荷守恒可知：C（Na+）+C（H+）=2C（CO32﹣）+C（HCO3﹣）+C（OH﹣），而C（H+）≤C（CO32﹣），故A错误；
B、根据电荷守恒可知：C（Na+）+C（H+）=2C（CO32﹣）+C（HCO3﹣）+C（OH﹣），故B错误；
C、根据电荷守恒可知：C（Na+）+C（H+）=2C（CO32﹣）+C（HCO3﹣）+C（OH﹣），故C正确；
D、电荷守恒可知：C（Na+）+C（H+）=2C（CO32﹣）+C（HCO3﹣）+C（OH﹣）…①，物料守恒可知：2C（Na+）=3[C（HCO3﹣）+C（CO32﹣）+C（H2CO3）…②，将①代入②得：C（CO32﹣）+2C（OH﹣）=3C（H2CO3）+C（HCO3﹣）+2C（H+），故D正确；
所以答案是：CD．
【考点精析】本题主要考查了化学平衡状态本质及特征和化学平衡的计算的相关知识点，需要掌握化学平衡状态的特征：“等”即 V正=V逆>0；“动”即是动态平衡，平衡时反应仍在进行；“定”即反应混合物中各组分百分含量不变；“变”即条件改变，平衡被打破，并在新的条件下建立新的化学平衡；与途径无关，外界条件不变，可逆反应无论是从正反应开始，还是从逆反应开始，都可建立同一平衡状态（等效）；反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%；产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%才能正确解答此题．