题目内容
降低大气中CO2的含量及有效利用CO2，目前已引起各国普遍重视．
（1）在载人航天器的生态系统中，不仅要求分离去除CO2，还要求提供充足的O2．某种电化学装置可实现如下转化：2CO2=2CO+O2，CO可用作燃料．已知该反应的阳极反应为：4OH--4e-═O2↑+2H2O，则阴极反应式为 ．
（2）工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇．为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1L的密闭容器中，充入1mol CO2和3mol H2，在500℃下发生反应：CO2（g）+3H2（g）
CH3OH（g）+H2O（g）．实验测得CO2（g）和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图1所示．
①如图2是改变温度时H2的化学反应速率随时间变化的示意图，则该反应的正反应是 （填“吸热”或“放热”）反应．
②500℃达平衡时，CH3OH的体积分数为 ．
（3）如图3中P是可自由平行滑动的活塞，关闭K，在相同温度时，向A容器中充入1mol CH3OH（g）和2mol H2O（g），向B容器中充入1.2mol CH3OH（g）和2.4mol H2O（g），两容器分别发生上述（2）中反应的逆反应．已知起始时容器A和B的体积均为a L，反应达到平衡时容器B的体积为1.5a L，容器B中CH3OH转化率为 ；维持其他条件不变，若打开K一段时间后重新达到平衡，容器B的体积为 L（连通管中气体体积忽略不计，且不考虑温度的影响）．
（1）在载人航天器的生态系统中，不仅要求分离去除CO2，还要求提供充足的O2．某种电化学装置可实现如下转化：2CO2=2CO+O2，CO可用作燃料．已知该反应的阳极反应为：4OH--4e-═O2↑+2H2O，则阴极反应式为
（2）工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇．为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1L的密闭容器中，充入1mol CO2和3mol H2，在500℃下发生反应：CO2（g）+3H2（g）
| 催化剂 |
| 加热、加压 |
①如图2是改变温度时H2的化学反应速率随时间变化的示意图，则该反应的正反应是
②500℃达平衡时，CH3OH的体积分数为
（3）如图3中P是可自由平行滑动的活塞，关闭K，在相同温度时，向A容器中充入1mol CH3OH（g）和2mol H2O（g），向B容器中充入1.2mol CH3OH（g）和2.4mol H2O（g），两容器分别发生上述（2）中反应的逆反应．已知起始时容器A和B的体积均为a L，反应达到平衡时容器B的体积为1.5a L，容器B中CH3OH转化率为
考点：化学平衡的计算,化学电源新型电池,化学平衡的影响因素,物质的量或浓度随时间的变化曲线
专题：化学平衡专题,电化学专题
分析：（1）电池反应式减去阳极电极反应式即得阴极电极反应式；
（2）①升高温度平衡向吸热反应方向移动；
②先根据浓度变化计算平衡时各物质的浓度，CH3OH的体积分数等于甲醇的物质的量浓度与总物质的量浓度之比；
（3）恒温、恒压条件下，气体的体积之比等于其物质的量之比，根据气体的体积计算参加反应的甲醇的物质的量，再根据转化率公式计算转化率；
打开K，AB组成的是恒温恒压容器，依据压强变化和物质的量变化成正比计算得到．
（2）①升高温度平衡向吸热反应方向移动；
②先根据浓度变化计算平衡时各物质的浓度，CH3OH的体积分数等于甲醇的物质的量浓度与总物质的量浓度之比；
（3）恒温、恒压条件下，气体的体积之比等于其物质的量之比，根据气体的体积计算参加反应的甲醇的物质的量，再根据转化率公式计算转化率；
打开K，AB组成的是恒温恒压容器，依据压强变化和物质的量变化成正比计算得到．
解答：
解：（1）电池反应式减去阳极电极反应式即得阴极电极反应式，所以阴极电极反应式为：2CO2+2H2O+4e-═2CO+4OH-或CO2+H2O+2e-═CO+2OH-，
故答案为：2CO2+2H2O+4e-═2CO+4OH-或CO2+H2O+2e-═CO+2OH-；
（2）①根据图象知，升高温度，逆反应速率大于正反应速率，平衡向逆反应方向移动，则正反应是放热反应，故答案为：放热；
②开始时c（CO2）=1mol/L、c（H2）=3mol/L，平衡时c（CO2）=0.25mol/L，c（CH3OH）=c（H2O）=0.75mol/L，则c（H2）=3mol/L-0.75mol/L×3=0.75mol/L，CH3OH的体积分数等于甲醇的物质的量浓度与总物质的量浓度之比，所以甲醇的体积分数=
×100%=30%，
故答案为：30%；
（3）B中是等压条件下的反应，等压条件下，气体的物质的量之比等于其体积之比，反应前气体的物质的量是3.6mol，则反应后气体的物质的量=
×3.6mol=5.4mol，根据CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）知，参加反应的n（CH3OH）=
×1=0.9mol，则甲醇的转化率=
×100%=75%；
打开K时，AB组成一个等温等压容器，相应的起始投入总物质的量与平衡的总体积成正比，设打开K重新达到平衡后总的体积为x，则x：（3+3.6）=1.5a：3.6
求得x=2.75a，所以B的体积为2.75a-a=1.75a，
故答案为：75%；1.75a．
故答案为：2CO2+2H2O+4e-═2CO+4OH-或CO2+H2O+2e-═CO+2OH-；
（2）①根据图象知，升高温度，逆反应速率大于正反应速率，平衡向逆反应方向移动，则正反应是放热反应，故答案为：放热；
②开始时c（CO2）=1mol/L、c（H2）=3mol/L，平衡时c（CO2）=0.25mol/L，c（CH3OH）=c（H2O）=0.75mol/L，则c（H2）=3mol/L-0.75mol/L×3=0.75mol/L，CH3OH的体积分数等于甲醇的物质的量浓度与总物质的量浓度之比，所以甲醇的体积分数=
| 0.75mol/L |
| (0.25+0.75+0.75+0.75)mol/L |
故答案为：30%；
（3）B中是等压条件下的反应，等压条件下，气体的物质的量之比等于其体积之比，反应前气体的物质的量是3.6mol，则反应后气体的物质的量=
| 1.5aL |
| aL |
| 5.4mol-3.6mol |
| 2 |
| 0.9mol |
| 1.2mol |
打开K时，AB组成一个等温等压容器，相应的起始投入总物质的量与平衡的总体积成正比，设打开K重新达到平衡后总的体积为x，则x：（3+3.6）=1.5a：3.6
求得x=2.75a，所以B的体积为2.75a-a=1.75a，
故答案为：75%；1.75a．
点评：本题考查了电解原理、外界条件对化学平衡的影响、化学平衡的有关计算等知识点，根据温度对可逆反应平衡移动方向影响来确定反应热，再结合恒温、恒压条件下物质的量与体积的关系来分析解答，题目难度中等．
练习册系列答案
阅读快车系列答案
相关题目
已知反应KClO3+6HCl=3Cl2↑+KCl+3H2O，下列有关的说法中，正确的是（ ）
| A、HCl 中的Cl 全部被氧化 |
| B、失电子的氯原子是得电子的氯原子的5倍 |
| C、反应中有6mol电子发生转移 |
| D、反应中KClO3 被氧化 |
实验室中下列实验药品的保存和事故处理的方法中，不正确的是（ ）
| A、不慎把浓硫酸沾在手上，立即用干布拭去，再用水冲洗 |
| B、铝条和铝片不需要采用密封保护的方法 |
| C、氢氟酸或浓硝酸存放在带橡皮塞的棕色玻璃瓶中 |
| D、氯水或硝酸银溶液存放在配有磨口塞的棕色玻璃瓶中 |
某溶液仅含Fe3+、Fe2+、Cu2+、Al3+、NH4+、SO42-、NO3-、CO32-、Cl-离子中的5种（不考虑水的电离及离子的水解），且离子的物质的量均为1mol．
①若向原溶液中加入KSCN溶液，无明显现象；
②若向原溶液中加入过量的盐酸，有气体产生，且溶液中的阴离子种类不变．
则下列说法不正确的是（ ）
①若向原溶液中加入KSCN溶液，无明显现象；
②若向原溶液中加入过量的盐酸，有气体产生，且溶液中的阴离子种类不变．
则下列说法不正确的是（ ）
| A、溶液中肯定没有Fe3+、Al3+、NH4+、CO32- |
| B、若先向原溶液中加入盐酸，再加KSCN溶液，溶液变血红色 |
| C、向原溶液中加入过量的NaOH溶液，充分反应后，过滤、洗涤、灼烧，最终所得固体的质量为80g |
| D、实验②产生的气体的体积约为7.47L（气体体积已换算成标准状况下） |
用NA表示阿伏加德罗常数，下列说法正确的是（ ）
| A、1mol Cl2含有的电子数是2NA |
| B、在标准状况下，NA个水分子所占有的体积约为22.4L |
| C、4.0g NaOH中含有阴离子的数目为0.1NA |
| D、1mol氧分子含有的电子数与1mol氮气含有的电子数之比为16：7 |
①上述合成甲醇的反应为
人们从食用植物油中摄取的亚油酸[
]对人体健康是十分有益的．下列关于亚油酸的说法中不正确的是（ ）
]对人体健康是十分有益的．下列关于亚油酸的说法中不正确的是（ ）| A、分子式为C18H34O2 |
| B、亚油酸有2种官能团 |
| C、亚油酸属于一种不饱和高级脂肪酸 |
| D、亚油酸含量高的植物油在空气中易氧化变质 |