题目内容

1．（Ⅰ）人类活动产生的CO2长期积累，威胁到生态环境，其减排问题受到全世界关注．
（1）工业上常用高浓度的K2CO3 溶液吸收CO2，得溶液X，再利用电解法使K2CO3溶液再生，其装置示意图如图1：

在阳极区发生的反应包括4OH--4e-═2H2O+O2↑和H++HCO3-═H2O+CO2↑．用平衡原理简述CO32-在阴极区再生的过程HCO3-存在电离平衡：HCO3-?H++CO32-，阴极H+放电，浓度减小平衡右移．
（2）再生装置中产生的CO2和H2在一定条件下反应生成甲醇等产物，工业上利用该反应合成甲醇．
已知：25℃，101KPa下：
H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═H2O（g）△H1=-242kJ/mol
CH3OH（g）+$\frac{3}{2}$O2（g）═CO2 （g）+2H2O（g）△H2=-676kJ/mol
写出CO2和H2生成气态甲醇等产物的热化学方程式CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H=-50kJ/mol．
（3）在密闭的再生装置中，加入5mol H2与2mol CO2发生反应生成甲醇，反应达到平衡
时，改变温度（T）和压强（P），反应混合物中甲醇（CH3OH）的物质的量分数变化情况如图2所示，下列说法正确的是A C D
A．P1＞P2＞P3＞P4
B．甲醇的物质的量分数越高，反应的平衡常数越大
C．图示中，该反应的温度变化为：T1＞T2＞T3＞T4
D．T4、P4、时，H2的平衡转化率为60%
（Ⅱ）在温度为T1℃和T2℃时，分别将0.5mol CH4和1.2mol NO2充入体积为1L的密闭容器中，测得NO2的物质的量随时间变化数据如下表：
时间/min
温度/℃		010204050
T11.20.90.70.40.4
T21.20.80.560.50.5
①CH4和NO2反应正反应为放热反应（填“放热”或“吸热”）；
②T1℃时，反应CH4（g）+2NO2（g）?N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）平衡常数K=6.4．
③温度为T2℃时，达平衡后，再向容器中加入0.5mol CH4和1.2mol NO2，达新平衡时CH4的转化率将减少（填“增大”、“减小”或“不变”）．

分析 （Ⅰ）（1）装置图分析与电源正极相连的为电解池的阳极，与电源负极相连的为电解池的阴极，阳极上是氢氧根离子失电子生成氧气；阴极H+放电OH-浓度增大，OH-与HCO3-反应生成CO32-，CO32-再生；
（2）根据盖斯定律计算；
（3）A．增大压强，平衡正向移动，结合图象判断甲醇的物质的量分数变化情况判断压强大小；
B．平衡常数只与温度有关；
C．温度升高，平衡向着吸热方向进行，反之向着放热方向进行；
D．根据转化率等于变化量和初始量的比值进行计算即可；
（Ⅱ）①由表中数据可知，T2温度反应速率较快，温度越高，反应速率越快，先到达平衡，而升高温度，NO2的物质的量增大，说明平衡逆向移动；
②化学平衡常数是指：一定温度下，可逆反应到达平衡时，生成物的浓度系数次幂之积与反应物的浓度系数次幂之积的比，固体、纯液体不需要在化学平衡常数中写出，温度为T1℃时，40min到达平衡，计算平衡时各组分浓度，代入平衡常数表达式计算；
③温度为T2℃时，达平衡后，再向容器中加入0.5mol CH4和1.2mol NO2，等效再原平衡基础上增大压强，平衡逆向移动；

解答 解：（Ⅰ）（1）装置图分析与电源正极相连的为电解池的阳极，与电源负极相连的为电解池的阴极，阳极上是氢氧根离子失电子生成氧气，电极反应为：4OH--4e-═2H2O+O2↑（或2H2O-4e-=4H++O2↑），生成的氢离子与HCO3-反应生成二氧化碳气体；
在阴极区，溶液中H+放电，破坏水的电离平衡，OH-浓度增大，OH-与HCO3-反应生成CO32-，所以CO32-再生；
故答案为：4OH--4e-═2H2O+O2↑；HCO3-存在电离平衡：HCO3-?H++CO32-，阴极H+放电，浓度减小平衡右移；（或溶液中H+放电，增大了OH-浓度，与HCO3-反应，从而使CO32-再生）；
（2）①H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═H2O（g）△H1=-242kJ/mol①
CH3OH（g）+$\frac{3}{2}$O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）△H2=-676kJ/mol②
将方程式3①-②得CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H=3×（-242kJ/mol）-（-676kJ/mol）=-50 kJ/mol，
故答案为：CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H=-50 kJ/mol；
（3）A．增大压强，平衡正向移动，则反应混合物中甲醇（CH3OH）的物质的量分数逐渐增大，即P1＞P2＞P3＞P4，故A正确；
B．平衡常数只受温度的影响，温度不变，平衡常数不变，故B错误；
C．CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g），△H＜0，此反应为放热反应，故升高温度，甲醇的含量减小，故T1＞T2＞T3＞T4，故C正确；
D．T4、P4时，甲醇的物质的量分数是0.2，设消耗氢气的物质的量是3x，
 3H2（g）十CO2（g）≒CH3OH（g）+H2O（g）
初始量：5        2         0         0
变化量：3x       x         x         x
平衡量：5-3x    2-x        x         x

$\frac{x}{5-3x+2-x+2x}$=0.2，解得x=1，所以H2的平衡转化率为$\frac{3}{5}$×100%=60%，故D正确；
故答案为：ACD；
（Ⅱ）①依据图中二氧化氮浓度起始相等，在不同温度下，温度越高反应速率越快，经过10分钟T2时二氧化氮浓度降低大，推断T2大于T1，达到平衡时T2下，二氧化氮含量高于T1下，则升高温度平衡逆向移动，则逆向为吸热反应，正向为放热反应；
故答案为：放热；
②温度为T1℃时，40min到达平衡，平衡时二氧化氮物质的量为0.4mol，则：
             CH4（g）+2NO2（g）?N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）
起始量（mol）：0.5    1.2       0       0       0
变化量（mol）：0.4     0.8     0.4     0.4     0.8
平衡量（mol）：0.1     0.4      0.4     0.4     0.8
容器的体积为1L，则平衡常数K=$\frac{c（{N}_{2}）×c（C{O}_{2}）{c}^{2}（{H}_{2}O）}{c（CH{\;}_{4}）{c}^{2}（N{O}_{2}）}$=$\frac{0.4×0.4×0.8{\;}^{2}}{0.1×0．{4}^{2}}$=6.4，
故答案为：6.4；
③温度为T2℃时，达平衡后，再向容器中加入0.5mol CH4和1.2mol NO2，等效再原平衡基础上增大压强，平衡逆向移动，达新平衡时CH4的转化率将减小，
故答案为：减小．

点评 本题为综合题，考查了电解池原理的分析应用、利用盖斯定律计算反应热、化学平衡常数计算，掌握平衡移动原理、概念实质、电解池原理的理解应用是关键，题目难度中等．

练习册系列答案
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11．利用电渗析法淡化海水时，得到淡水的部分（　　）
A．阴极区B．阳极区C．中间区D．水区均得到
12．A、B、C、D四种短周期元素，其原子序数依次增大，其中B与C同周期，A与D同主族，C元素的原子最外层电子数是次外层电子数的三倍，又知四种元素所形成的常见单质在常温常压下有三种是气体，一种是固体．
请回答下列问题．
（1）固体甲是由元素B、A形成的化合物BA5，它的所有原子的最外层都符合相应的稀有气体原子的最外层电结构，固体甲溶解于水有气体放出．则固体甲属于离子晶体晶体，它的电子式为．固体甲溶于水后，溶液呈碱（酸、碱或中性），写出甲与水反应的化学方程式NH5+H2O=NH3•H2O+H2↑．
（2）由C和D形成的化合物乙溶于水能生成一种气体，写出乙与水反应的化学方程式2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑．
9．汽车尾气中的主要污染物是NO和CO．为减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气：
（1）2NO（g）+2CO（g）?2CO2（g）+N2（g）△H=-746.5KJ/mol   （条件为使用催化剂）
已知：2C （s）+O2（g）?2CO（g）△H=-221.0KJ/mol
C （s）+O2（g）?CO2（g）△H=-393.5KJ/mol
则N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ•mol-1．
（2）T℃下，在一容积不变的密闭容器中，通入一定量的NO和CO，用气体传感器测得不同时间NO和CO的浓度如下表
时间/s012345
C（NO）10-4  mol/L10.04.50C11.501.001.00
C（CO）10-3  mol/L3.603.05C22.752.702.70
则C2合理的数值为D（填字母标号）．
A．4.20       B．4.00         C．2.95           D．2.80
（3）将不同物质的量的H2O（g）和CO（g）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
H2OCOCOH2
i650242.41.65
ii900121.60.43
iii900abcdt
若a=2，b=1，则c=0.6，达平衡时实验组ii中H2O（g）和实验组iii中CO的转化率的关系为αii（H2O）=αiii（CO）（填“＜”、“＞”或“=”）．
（4）二甲醚是清洁能源，用CO在催化剂存在下制备二甲醚的反应原理为：2CO（g）+4H2（g）?CH3OCH3（g）+H2O（g），已知一定条件下，该反应中CO的平衡转化率随温度、
投料比$\frac{n（{H}_{2}）}{n（CO）}$的变化曲线如图1所示．

①a、b、c按从大到小的顺序排序为a＞b＞c．
②根据图象可以判断该反应为放热反应，理由是投料比相同，温度越高CO的转化率越低，平衡向左移动，推得该反应为放热反应．
（5）CO分析仪的传感器可测定汽车尾气是否符合排放标准，该分析仪的工作原理类似于燃料电池，其中电解质是氧化钇（Y2O3）和氧化锆（ZrO2）晶体，能传导O2-．
①则负极的电极反应式为CO+2O2--2e-=CO32-．
②以上述电池为电源，通过导线连接成图2．若X、Y为石墨，a为2L 0.1mol/L KCl溶液电解一段时间后，取25mL 上述电解后的溶液，滴加0.4mol/L醋酸得到图3曲线（不考虑能量损失和气体溶于水，溶液体积变化忽略不计）．根据图二计算，上述电解过程中 消耗一氧化碳的质量为2.8g．
16．海水中主要离子的含量如下：
成分含量/（mg/L）成分含量/（mg/L）
Cl-18980Ca2+400
Na+10560HCO3-142
SO42-2560Mg2+1272
（1）常温下，海水的pH在7.5～8.6之间，其原因是（用离子方程式表示）HCO3-+H2O?H2CO3+OH-．
（2）电渗析法淡化海水示意图如图1所示，其中阴（阳）离子交换膜仅允许阴（阳）离子通过．阴极上产生氢气，阴极附近还产生少量白色沉淀，其成分有Mg（OH）2和CaCO3，生成CaCO3的离子方程式是Ca2++OH-+HCO3-=CaCO3↓+H2O．

（3）用海水可同时生产氯化钠和金属镁或镁的化合物，其流程如图2所示：
在实验室中由粗盐“重结晶”制精盐的操作包括溶解、过滤、蒸发…洗涤等步骤；有关其中“蒸发”步骤的叙述正确的是bd．
a．蒸发的目的是得到热饱和溶液
b．蒸发的目的是析出晶体
c．应用余热蒸干溶液
d．应蒸发至有较多晶体析出时为止
（4）25℃时，饱和Mg（OH）2溶液的浓度为5×10-4 mol/L．
①饱和Mg（OH）2溶液中滴加酚酞，现象是溶液变红．
②某学习小组测海水中Mg2+含量（mg/L）的方法是：取一定体积的海水，加入足量盐酸，再加入足量NaOH，将Mg2+转为Mg（OH）2．25℃，该方法测得的Mg2+含量与表中1272mg/L的“真值”比较，结果偏小．[填“偏大”、“偏小”或“相等”，海水中饱和Mg（OH）2溶液的密度都以lg/cm3计]．
6．下列过程不涉及氧化还原反应的是（　　）
A．火法炼铜B．中和滴定C．酿酒D．制银镜
A．AB．BC．CD．D
13．中国丝绸有五千年的历史和文化．古代染坊常用某种“碱剂”来精炼丝绸，该“碱剂”的主要成分是一种盐，能促进蚕丝表层的丝胶蛋白杂质水解而除去，使丝绸颜色洁白、质感柔软、色泽光亮．这种“碱剂”可能是（　　）
A．食盐B．火碱C．草木灰D．胆矾
10．设NA为阿佛加德罗常数的值．下列说法正确的是（　　）
A．标准状况下，22.4L空气中O2、N2分子数为NA
B．0.1mol羟基中所含电子数目为NA
C．钠与氧气反应时，每消耗4.6g钠时生成的阴离子数目为0.1NA
D．25℃时，1.0L pH=13的Ba（OH）2溶液中含有的OH-数为0.2NA
11．完成下面各小题：
（1）命名：3，3，5-三甲基庚烷
（2）如果（1）中的烷烃是由炔烃与H2加成得到的，则可能的炔烃有1种．
（3）若先将CH3CH2CH2Cl与NaOH溶液共热，然后用硝酸酸化，再滴加AgNO3溶液，现象为生成白色沉淀，主要的反应方程式为CH3CH2CH2Cl+NaOH$→_{△}^{水}$CH3CH2CH2OH+NaCl、NaCl+AgNO3=AgCl+NaNO3．

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