题目内容
【题目】Ⅰ.科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。己知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热ΔH分别为-285.8kJ·mol-1、-283.0 kJ·mol-1 和-726.5 kJ·mol-1。请回答下列问题：
（1）用太阳能分解10mol水消耗的能量是______________kJ。
（2）甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为______________________________。
（3）在容积为2L的密闭容器中，由CO2和H2合成甲醇，保持其他条件不变，探究温度对反应的影响，实验结果如下图所示(T1、T2均大于300℃)。下列说法正确的是________________（填序号）
①温度为T1时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均速率为v(CH3OH) =
mol·L-1·min-1
②该反应在T1时的平衡常数比T2时的小
③该反应为放热反应
④处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时
增大
（4）在T1温度时，将1mol CO2和3mol H2充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，若CO2转化率为a，则容器内的压强与起始压强之比为______________。
Ⅱ.将废水中的有害物质转变为无毒物质、难溶物质及易除去的物质，是废水处理中的重要方法。
（5）含氰废水中的氰化物常以[Fe(CN)6]3-和CN-的形式存在，工业上有多种废水处理方法。其中电解处理法如图：用如图所示装置处理含CN-废水时，控制溶液pH为9~10并加入一定量的NaCl，一定条件下电解，阳极产生ClO-的将CN-氧化为无害物质而除去。铁电极为_____________（填“阴极”或“阳极”），阳极产生的ClO-的电极反应为_______________________，阳极产生的ClO-的将CN-氧化为无害物质而除去的离子方程式为___________________________。
【答案】 2858 CH3OH(l)+O2(g) =CO(g)+2H2O (g) △H=-443.5kJmol-1 ③④ 1-0.5a 阴极 Cl-+2OH--2e-=ClO-+H2O 2CN-+5C1O-+2OH-=N2↑+5Cl-+2CO32-+H2O
【解析】Ⅰ.试题分析：科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。己知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热ΔH分别为-285.8kJ·mol-1、-283.0 kJ·mol-1 和-726.5 kJ·mol-1。则H2燃烧的热化学方程式为H2(g) + 
O2(g)= H2O(l) ΔH=-285.8kJ·mol-1；CO(g)燃烧的热化学方程式为CO(g)+ O2(g)= CO2 (g) ΔH=-283.0kJ·mol-1；CH3OH(l) +
O2(g)=2 H2O(l)+ CO2 (g) ΔH=-726.5kJ·mol-1.
（1）由氢气的燃烧热可知，H2O(l) =H2(g)+ O2(g) ΔH=+285.8kJ·mol-1，所以用太阳能分解10mol水消耗的能量是2858kJ。
（2）由CO(g)+ O2(g)= CO2 (g) ΔH=-283.0kJ·mol-1、CH3OH(l) +O2(g)=2H2O(l)+ CO2 (g) ΔH=-726.5kJ·mol-1并根据盖斯定律可知，甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为CH3OH(l)+O2(g) =CO(g)+2H2O (g) △H=-443.5kJmol-1。
（3）在容积为2L的密闭容器中，由CO2和H2合成甲醇，保持其他条件不变，探究温度对反应的影响。由图可知，T2时反应到达平衡较快，故T2＞T1；温度升高后甲醇的物质的量减少，则该反应为放热反应，温度越高其平衡常数越小。①温度为T1时，从反应开始到平衡，
内甲醇的变化量为
，则生成甲醇的平均速率为v(CH3OH) =
mol·L-1·min-1，①不正确；②该反应在T1时的平衡常数比T2时的大，②不正确；③该反应为放热反应，③正确；④A点为T1温度下的平衡状态，处于A点的反应体系从T1变到T2，平衡向逆反应方向移动，故达到平衡时
增大，④正确。综上所述，说法正确的是③④。
（4）在T1温度时，将1mol CO2和3mol H2充入一密闭恒容容器中，发生的反应为CO2 (g)＋3H2 (g) CH3OH (g)＋H2O (g)，充分反应达到平衡后，若CO2转化率为a，则CO2、H2、CH3OH 、H2O的变化量分别为a mol、3amol、a mol、a mol，平衡时气体的总物质的量为(4-2a) mol（注意高于300℃时，CH3OH是气体），则容器内的压强与起始压强之比等于其物质的量之比，为
1-0.5a。
Ⅱ.（5）由题意可知，用如图所示装置处理含CN-废水时，控制溶液pH为9~10加入一定量的NaCl，一定条件下电解，阳极上氯离子放电，氯离子被氧化为ClO-，产生ClO-的将CN-氧化为N2而除去，所以铁电极不可能是阳极，铁电极为阴极，阳极产生的ClO-的电极反应为Cl-+2OH--2e-=ClO-+H2O，阳极产生的ClO-的将CN-氧化为N2的离子方程式为2CN-+5C1O-+2OH-=N2↑+5Cl-+2CO32-+H2O。
【题目】纯碱是重要的化工原料，在医药、冶金、化工、食品等领域被广泛使用。
I. 用纯净的碳酸钠固体配制500mL 0.40mol/L Na2CO3溶液。
(1)称取Na2CO3固体的质量是______________________g。
(2)配制溶液时，进行如下操作，按照操作顺序，第4步是_________(填字母)。
a. 定容 b. 计算 c. 溶解 d. 摇匀 e. 转移 f. 洗涤 g. 称量
(3)下列说法中，正确的是_____________________(填字母)。
a. 定容时，仰视刻度线，会导致配制的溶液浓度偏小
b. 定容时，如果加水超过刻度线，要用滴管吸出
c. 转移时，溶液倒出容量瓶外，要重新配制溶液
d. 摇匀后，液面低于刻度线，要再加水至刻度线
II. 某实验小组的同学模拟侯德榜制碱法制取纯碱，流程如下：
(1)工业生产纯碱的第一步是除去饱和食盐水的中SO42―、Ca2+离子，依次加入的试剂及其用量是 ______________、 _______________、 (过滤)、 _______________。
(2)已知：几种盐的溶解度
NaCl | NH4HCO3 | NaHCO3 | NH4Cl | |
溶解度(20°C，100gH2O时) | 36.0 | 21.7 | 9.6 | 37.2 |
①写出装置I中反应的化学方程式________________________________________。
②写出装置II中发生反应的化学方程式________________________________。
(3)该流程中可循环利用的物质是__________________。
(4)制出的纯碱中只含有杂质NaCl。
①检验用该纯碱配制的溶液中含有Cl―的方法是_________________________。
②测定该纯碱的纯度，下列方案中可行的是__________(填字母)。
a. 向m克纯碱样品中加入足量CaCl2溶液，沉淀经过滤、洗涤、干燥，称其质量为b g
b. 向m克纯碱样品中加入足量稀盐酸，用碱石灰(主要成分是CaO和NaOH)吸收产生的气体，碱石灰增重b g
c. 向m克纯碱样品中加入足量AgNO3溶液，产生的沉淀经过滤、洗涤、干燥，称其质量为b g
【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