题目内容

2．由于温室效应和资源短缺等问题，如何降低大气中的CO2含量并加以开发利用，引起了各国的普遍重视．目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇．一定条件下发生反应：CO2（g）+3H2O（g）?CH3OH（g）+H2O（g），图1表示该反应进行过程中能量（单位为kJ•mol-1）的变化．（已知气体物质的量增加是熵变大的过程）
（1）关于该反应的下列说法中，正确的是C．
A．△H＞0，△S＞0；    B．△H＞0，△S＜0；
C．△H＜0，△S＜0；    D．△H＜0，△S＞0．
（2）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1molCO2和3molH2，测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图2所示．从反应开始到平衡，用氢气浓度变化表示的平均反应速率v（H2）：0.225mol•L-1•min-1．CO2的转化率为75%．此温度下的K为$\frac{16}{3}$．

分析 （1）由图1可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应为放热反应，由方程式可知，该反应正反应是气体的物质的量减小的反应，故正反应为熵减过程；
（2）由图2可知，甲醇的浓度变化量为0.75mol/L，根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（CH3OH），再利用速率之比等于化学计量数之比计算v（H2）；根据图象计算出反应消耗二氧化碳的浓度，然后计算出二氧化碳的转化率；分别计算出平衡时各组分的浓度，然后利用平衡常数表达式计算出该温度下的平衡常数．

解答 解：（1）由图1可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应为放热反应，即△H＜0，由方程式可知，该反应正反应是气体的物质的量减小的反应，故正反应为熵减过程，即△S＜0；
故选C；
（2）由图2可知，10min达平衡时甲醇的浓度变化量为0.75mol/L，所以v（CH3OH）=$\frac{0.75mol/L}{10min}$=0.075mol/（L•min），速率之比等于化学计量数之比，所以v（H2）=3v（CH3OH）=3×0.075mol/（L•min）=0.225mol/（L•min）；
平衡时二氧化碳的浓度为0.25mol/L，反应开始时二氧化碳的浓度为1mol/L，则二氧化碳的转化率为：$\frac{1mol/L-0.25mol/L}{1mol/L}$×100%=75%；
平衡时c（CH3OH）=c（H2O）=0.75mol/L，c（CO2）=0.25mol/L，反应消耗二氧化碳浓度为0.75mol/L，则反应消耗氢气浓度为0.75mol/L×3=2.25mol/L，则达到平衡时氢气浓度为：c（H2）=3mol/L-2.25mol/L=0.75mol/L，所以该温度下该反应的平衡常数K=$\frac{0.75×0.75}{0.25×0.7{5}^{3}}$=$\frac{16}{3}$，
故答案为：0.225；75%；$\frac{16}{3}$．

点评 本题考查了化学平衡时的计算，题目难度中等，明确化学平衡及其影响为解答关键，注意掌握化学平衡常数的概念及表达式，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．

练习册系列答案
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2．下列离子方程式中，正确的是（　　）
A．向Mg（HCO3）2溶液中加入过量的NaOH溶液Mg2++2HCO3-+2OH-═MgCO3↓+CO32-+2H2O
B．溴化亚铁溶液中通入足量的氯气：2Fe2++Cl2═2Fe3++2Cl-
C．少量的CO2通入稀的碳酸钠溶液中：CO2+CO32-+H2O═2HCO3-
D．向NH4Al（SO4）2溶液中滴入Ba（OH）2使SO42-反应完全2Ba2++4OH-+Al3++2SO42-═2BaSO4↓+AlO2-+2H2O
3．如图为一原电池示意图，在原电池两极之间设有隔膜，离子可以自由通过．则下列说法不正确的是（　　）
A．Zn2+通过隔膜从负极区向正极区移动
B．电子由Cu极通过导线流向Zn极
C．一段时间后ZnSO4溶液浓度增大CuSO4溶液浓度减小
D．Cu2+与Zn2+物质的量之和保持不变
20．如图（Ⅰ）中锥形瓶a内放入43.8g10%的稀盐酸，b是未充气的气球，里边放有4g碳酸钙粉末，将它紧紧套在瓶a口上，胶管c套在瓶的侧口，并用弹簧夹d夹紧（瓶口和侧口都不漏气）．将图Ⅰ的装置在托盘天平上称量，质量为W1克．根据实验现象填写下列空白：
（1）把气球b中的碳酸钙粉末小心倒入瓶中，立即产生许多气泡，气球逐渐胀大（如图Ⅱ）．反应结束后，再将其称量，质量为W2克，若不考虑浮力，则W1和W2的关系是相等．
（2）取30g质量分数为20%的NaOH溶液，先用滴管取少量NaOH溶液，滴管插入胶管c口（为便于操作，可以适当倾斜瓶a，注意防止漏气）．打开d，将溶液挤入瓶中，立即夹紧d．可以看到瓶内产生少量白色沉淀，轻轻摇动瓶a，沉淀随即消失．用同样方法再加入少量NaOH溶液，又产生白色沉淀，轻摇，沉淀又消失．使沉淀消失的反应的化学方程式是Ca（OH）2+2HCl=CaCl2+2H2O．
（3）将全部NaOH溶液很快加入瓶中，夹紧d，瓶内产生大量白色沉淀，不再溶解．此时瓶内温度升高（填“不变“、“降低“或“升高“）．
（4）继续轻摇瓶a，气球逐渐缩小，直至恢复反应前的下垂状．写出此时发生的反应的化学方程式2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O、CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O．
7．X、Y、Z、W、Q是原子序数依次增大的五种短周期主族元素，且原子核外L层电子数分别为0、5、8、8、8，Y元素与其他元素不在同一主族，Z、W、Q元素的最高价氧化物对应水化物均可发生反应．下列说法正确的是（　　）
A．离子半径：Q＞W＞Z
B．Q的氢化物的水溶液一定具有强酸性
C．X、Y、Q可同时存在同一离子化合物中
D．单质的沸点：W＞Q＞Z
7．对于N2O4（g）?2NO2（g）在温度一定时，平衡体系中NO2的体积分数V（NO2）%随压强的变化情况如图所示（实线上的任何一点为对应压强下的平衡点）．
（1）A、C两点的反应速率的关系为A＜C（填“＞”“＜”或“=”）．
（2）当反应处于B状态时，v正=v逆（填“＞”“＜”或“=”），A、B、C、D、E各状态中，v正＜v逆的是D．
（3）由D状态转变为C状态后，混合气体的总物质的量会减小 （填“增大”、“减小”）．
（4）欲要求使E状态从水平方向到达C状态后，再沿平衡曲线达A状态，从理论上来讲，可选用的条件是B．
A．从P1无限缓慢加压至P2，再由P2无限缓慢降压至P1
B．从P1突然加压至P2，再由P2无限缓慢降压至P1
C．从P1突然加压至P2，再由P2突然降压至P1．
14．现拟分离乙酸乙酯、乙酸、乙醇的混合物，如图是分离操作步骤流程图．下列有关说法错误的是（　　）
A．操作①用到的玻璃仪器主要有分液漏斗、烧杯
B．工业制备无水E物质的方法是在E中加生石灰后进行操作②
C．试剂b可用硫酸
D．操作③用到的仪器和用品主要有漏斗、烧杯、玻璃棒、滤纸
11．工业上常用铁质容器盛装冷浓酸．为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某学习小组进行了以下探究活动：
[探究一]
（1）将已去除表面氧化物的铁钉（碳素钢）放入冷浓硫酸中，10分钟后移入硫酸铜溶液中，片刻后取出观察，铁钉表面无明显变化，其原因是铁钉表面被钝化．
（2）另称取铁钉6.0g放入15.0ml．浓硫酸中，加热，充分应后得到溶液X并收集到气体Y．
①甲同学认为X中除Fe3+外还可能含有Fe2+．若要确认其中的Fe2+，应选用d（填序号）
a．KSCN溶液和氯水   b．铁粉和KSCN溶液    c．浓氨水   d．酸性KMnO4溶液
②乙同学取336ml（标准状况）气体Y通入足量溴水中，发生反应：SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4
然后加入足量BaCl2溶液，经适当操作后得干燥固体2.33g．由于此推知气体Y中SO2的体积分数为66.7%．
[探究二]
分析上述实验中SO2体积分数的结果，丙同学认为气体Y中还可能含量有H2和Q气体．为此设计了下列探究实验状置（图中夹持仪器省略）．

（3）装置B中试剂的作用是检验SO2是否除尽．
（4）认为气体Y中还含有Q的理由是C+2H2SO4（浓硫酸）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2 ↑+2SO2↑+2H2O（用化学方程式表示）．
（5）为确认Q的存在，需在装置中添加M于C（选填序号）．
a．A之前      b．A-B间       c．B-C间       d．C-D间
（6）如果气体Y中含有H2，预计实验现象应是D中固体由黑变红和E中固体变蓝．
12．根据以下反应事实：
（1）甲苯可使酸性KMnO4 溶液褪色，其反应是C6H5CH3 被氧化为C6H5COOH；
（2）CH3COONa+NaOH $\stackrel{△}{→}$ Na2CO3+CH4↑
请写出甲苯制成苯的各步反应式．

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