题目内容
【题目】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%。有效“减碳”的手段之一是节能。
I．下列制氢方法最节能的是______（填字母序号）。
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+H2OCO+3H2
II．科学家提出“绿色自由”构想，把空气中的CO2使用合适的催化剂可转化为可再生能源甲醇(CH3OH)。该反应的热化学方程式为：CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) △H
(1)若在一个定温定容的容器中发生上述反应，反应达到平衡的标志是______ （填字母序号）。
A．CO2和CH3OH的浓度相等 B.3v正(H2)=v逆(H2O)
C．容器内压强保持不变 D．H2的百分含量保持不变
E. 容器中混合气体的密度保持不变
(2)若将CO2和H2的混合气体分成五等份，将它们分别充入温度不同、容积相同的恒容容器中发生上述反应。反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系如右图，则上述CO2转化为甲醇的反应的△H______0（填“>”、“<”或“=”）。
(3) 300℃时，将CO2和H2按1：3的体积比充入某密闭容器中，CO2的平衡转化率(α)与体系总压强(P)的关系如右图所示。回答问题：
①若其他条件不变，将A点的体积压缩至原来的一半，一段时间后反应再次达到平衡，与原平衡相比较下列说法正确的是_______（填字母序号）。
A.CO2的浓度减小 B．正反应速率增大，逆反应速率增大
C．甲醇的物质的量增加 D．重新平衡时n(H2)/n(CH3OH)增大
②B点平衡混合气体的平均摩尔质量为________（保留一位小数）。
(4)甲醇—空气燃料电池(DMFC)是一种高效能、轻污染电动汽车的车载电池，其工作原理示意图如图，该燃料电池的电池反应式为2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)，则负极的电极反应式为____________。
【答案】 C CD ＜ BC 22.7 g/mol CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+
【解析】I．电解水制氢需要消耗电能；高温使水分解制氢需要消耗热能；天然气制氢需要消耗热能，并且天然气也是一种不可再生能源；利用太阳光催化分解水制氢最节能，不需要使用热能或电能等，故选C。
II．（1）可逆反应达到平衡的标志是：正反应速率与逆反应速率相等、反应物的浓度与生成物的浓度不再改变。A项，CO2和CH3OH的浓度相等时无法判断其浓度是否不再改变，所以无法判断是否平衡，故A错误；B项，用不同物质表示的速率数值之比等于化学计量数之比，所以v正(H2)=3v正(H2O)，则3v正(H2)=v逆(H2O)时，v正(H2O)≠v逆(H2O)，故没有达到化学平衡状态，故B错误；C项，该反应是气体分子数减小的反应，定温定容的容器中发生上述反应，只要不平衡压强就会变化，所以容器内压强保持不变时，反应达到平衡，故C正确；D项，H2的百分含量保持不变时，说明平衡不再发生移动，所以反应达到平衡，故D正确；E项，该反应的反应物和生成物均为气体，气体总质量一定，定容的容器中，密度=气体总质量÷容积，所以密度始终不变，无法判断是否平衡，故E错误。
（2）由图可知，最高点时反应达到平衡，达到平衡后，温度越高，φ(CH3OH)越小，说明升温平衡逆向移动，因为升高温度平衡向吸热方向进行，所以逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应，即△H＜0。
（3）①体积压缩至原来的一半，CO2的浓度瞬间变为原来的两倍，平衡向正反应方向移动，根据勒夏特列原理，达到新平衡后CO2的浓度仍比原平衡大，故A错误；B项，体积缩小，压强增大，正反应速率和逆反应速率均增大，故B正确；C项，体积减小，平衡正向移动，甲醇的物质的量增加，故C正确；D项，体积减小，平衡正向移动，氢气的物质的量减少，甲醇的物质的量增加，所以重新平衡时n(H2)/n(CH3OH)减小，故D错误。②如图B点CO2的平衡转化率为0.90，设CO2和H2初始物质的量分别为1mol、3mol，气体总质量为：44g/mol×1mol+2g/mol×3mol=50g，根据反应方程式可得，平衡时CO2为0.10mol、H2为0.30mol、生成CH3OH(g) 0.90mol、H2O(g) 0.90mol，所以B点平衡混合气体的平均摩尔质量为：50g÷(0.10mol+0.30mol+0.90mol+0.90mol)≈22.7g/mol（保留一位小数）。
（4）由已知结合图示，甲醇酸性燃料电池，CH3OH在负极失电子发生氧化反应，同时有水参与生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为：CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+。
小学期末标准试卷系列答案
【题目】CO2的利用是国际社会普遍关注的问题。
（1）CO2的电子式是______。
（2）CO2在催化剂作用下可以直接转化为乙二醇和甲醇，但若反应温度过高，乙二醇会深度加氢生成乙醇。
获取乙二醇的反应历程可分为如下2步：
Ⅰ．
Ⅱ．EC加氢生成乙二醇与甲醇
① 步骤Ⅱ的热化学方程式是______。
② 研究反应温度对EC加氢的影响（反应时间均为4小时），实验数据见下表：
反应温度/ ℃ | EC转化率/ % | 产率/ % | |
乙二醇 | 甲醇 | ||
160 | 23.8 | 23.2 | 12.9 |
180 | 62.1 | 60.9 | 31.5 |
200 | 99.9 | 94.7 | 62.3 |
220 | 99.9 | 92.4 | 46.1 |
由上表可知，温度越高，EC的转化率越高，原因是______。温度升高到220 ℃时，乙二醇的产率反而降低，原因是______。
（3）用稀硫酸作电解质溶液，电解CO2可制取甲醇，装置如下图所示，电极a接电源的______极（填“正”或“负”），生成甲醇的电极反应式是______。
（4）CO2较稳定、能量低。为实现CO2的化学利用，下列研究方向合理的是______（填序号）。
a．选择高能量的反应物和CO2反应获得低能量的生成物
b．利用电能、光能或热能活化CO2分子
c．选择高效的催化剂
【题目】某小组研究NaClO溶液与KI溶液的反应，实验记录如下：
实验编号 | 实验操作 | 实验现象 |
Ⅰ |
| ⅰ．溶液变为浅黄色 ⅱ．溶液变蓝 |
Ⅱ |
| ⅰ．溶液保持无色 ⅱ．溶液不变蓝，溶液的pH=10 |
【资料】：碘的化合物主要以I和IO3的形式存在。酸性条件下IO3不能氧化Cl，可以氧化I。ClO在pH<4并加热的条件下极不稳定。
（1）0.5 mol·L1 NaClO溶液的pH＝11，用离子方程式表示其原因：______。
（2）实验Ⅰ中溶液变为浅黄色的离子方程式是______。
（3）对比实验Ⅰ和Ⅱ，研究实验Ⅱ反应后“溶液不变蓝”的原因。
① 提出假设a：I2在碱性溶液中不能存在。设计实验Ⅲ证实了假设a成立，实验Ⅲ的操作及现象是______。
② 进一步提出假设b：NaClO可将I2氧化为IO3。进行实验证实了假设b成立，装置如下图，其中甲溶液是______，实验现象是______。
（4）检验实验Ⅱ所得溶液中的IO3：
取实验Ⅱ所得溶液，滴加稀硫酸至过量，整个过程均未出现蓝色，一段时间后有黄绿色刺激性气味的气体产生，测得溶液的pH＝2。再加入KI溶液，溶液变蓝，说明实验Ⅱ所得溶液中存在IO3。
① 产生的黄绿色气体是______。
② 有同学认为此实验不能说明实验Ⅱ所得溶液中存在IO3，理由是______。欲证明实验Ⅱ所得溶液中存在IO3，改进的实验方案是______。
③ 实验Ⅱ中反应的离子方程式是______。
