题目内容
工业上用CO生产燃料甲醇．一定条件下发生反应：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）．图1表示反应中能量的变化；图2表示一定温度下，在体积为2L的密闭容器中加入4mol H2和一定量的CO后，CO和CH3OH（g）的浓度随时间变化．请回答下列问题：
（1）在“图1”中，曲线 （填：a或b）表示使用了催化剂；该反应属于 （填：吸热、放热）反应．
（2）下列说法正确的是
A．起始充入的CO为2mol
B．增加CO浓度，CO的转化率增大
C．容器中压强恒定时，反应已达平衡状态
D．保持温度和密闭容器容积不变，再充入1molCO和2molH2，再次达到平衡时n（CH3OH）/n（CO）会减小
（3）从反应开始到建立平衡，v（H2）= ；该温度下CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）的化学平衡常数为 ．若保持其它条件不变，将反应体系升温，则该反应化学平衡常数 （填“增大”、“减小”或“不变”）．
（4）请在“图3”中画出平衡时甲醇百分含量（纵坐标）随温度（横坐标）变化的曲线，要求画压强不同的2条曲线（在曲线上标出P1、P2，且P1＜P2）．
（5）已知CH3OH（g）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）△H=-192.9kJ/mol
又知H2O（l）=H2O（g）△H=+44kJ/mol，请写出32g的CH3OH（g）完全燃烧生成液态水的热化学方程式 ．
（6）CO分析仪以燃料电池为工作原理，其装置如图4所示，该电池中电解质为氧化钇-氧化钠，其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动．下列说法错误的是 ．
A．负极的电极反应式为：CO+O2--2e-=CO2
B．工作时电极b作正极，O2-由电极a流向电极b
C．工作时电子由电极a通过传感器流向电极b
D．传感器中通过的电流越大，尾气中CO的含量越高
（7）利用甲醇燃料电池设计如图5所示的装置：则该装置中Zn极为 极；写出a极的电极反应式
（1）在“图1”中，曲线
（2）下列说法正确的是
A．起始充入的CO为2mol
B．增加CO浓度，CO的转化率增大
C．容器中压强恒定时，反应已达平衡状态
D．保持温度和密闭容器容积不变，再充入1molCO和2molH2，再次达到平衡时n（CH3OH）/n（CO）会减小
（3）从反应开始到建立平衡，v（H2）=
（4）请在“图3”中画出平衡时甲醇百分含量（纵坐标）随温度（横坐标）变化的曲线，要求画压强不同的2条曲线（在曲线上标出P1、P2，且P1＜P2）．
（5）已知CH3OH（g）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）△H=-192.9kJ/mol
又知H2O（l）=H2O（g）△H=+44kJ/mol，请写出32g的CH3OH（g）完全燃烧生成液态水的热化学方程式
（6）CO分析仪以燃料电池为工作原理，其装置如图4所示，该电池中电解质为氧化钇-氧化钠，其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动．下列说法错误的是
A．负极的电极反应式为：CO+O2--2e-=CO2
B．工作时电极b作正极，O2-由电极a流向电极b
C．工作时电子由电极a通过传感器流向电极b
D．传感器中通过的电流越大，尾气中CO的含量越高
（7）利用甲醇燃料电池设计如图5所示的装置：则该装置中Zn极为
考点：化学平衡的影响因素,化学电源新型电池,化学平衡状态的判断
专题：
分析：（1）根据图中反应的活化能的大小来分析是否使用催化剂，利用反应前后的总能量来分析反应的能量变化；
（2）A、由图2利用转化的CO和平衡时CO的量来分析；
B、增加CO浓度，会促进氢气的转化，但本身的转化率降低；
C、该反应为反应前后压强不等的反应；
D、再充入1molCO和2molH2，体积不变，则压强增大，平衡正向移动；
（3）由图2计算用CO表示的反应速率，再利用反应速率之比等于化学计量数之比来计算氢气的反应速率，利用各物质平衡的浓度来计算化学平衡常数；根据温度升高，平衡逆向移动，反应物的浓度增大，生成物的浓度减少，平衡常数减小；
（4）根据温度和压强对该反应的影响来分析；
（5）利用已知反应和盖斯定律解答；
（6）该装置是原电池，负极上一氧化碳失电子发生氧化反应，正极上氧气得电子发生还原反应，原电池放电时电子从负极流向正极，阴离子向负极移动，一氧化碳的含量越大，原电池放电时产生的电流越大；
（7）由图可知甲醇燃料电池是电源，则烧杯中的装置为电解池，利用电解池和原电池来分析解答．
（2）A、由图2利用转化的CO和平衡时CO的量来分析；
B、增加CO浓度，会促进氢气的转化，但本身的转化率降低；
C、该反应为反应前后压强不等的反应；
D、再充入1molCO和2molH2，体积不变，则压强增大，平衡正向移动；
（3）由图2计算用CO表示的反应速率，再利用反应速率之比等于化学计量数之比来计算氢气的反应速率，利用各物质平衡的浓度来计算化学平衡常数；根据温度升高，平衡逆向移动，反应物的浓度增大，生成物的浓度减少，平衡常数减小；
（4）根据温度和压强对该反应的影响来分析；
（5）利用已知反应和盖斯定律解答；
（6）该装置是原电池，负极上一氧化碳失电子发生氧化反应，正极上氧气得电子发生还原反应，原电池放电时电子从负极流向正极，阴离子向负极移动，一氧化碳的含量越大，原电池放电时产生的电流越大；
（7）由图可知甲醇燃料电池是电源，则烧杯中的装置为电解池，利用电解池和原电池来分析解答．
解答：
解：（1）由图可知，曲线b降低了反应所需的活化能，则b使用了催化剂，又该反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，则该反应为放热反应，
故答案为：b；放热；
（2）A、由图2可知生成0.75mol/LCH3OH，则反应了0.75mol/LCO，平衡时有0.25mol/LCO，即CO的起始物质的量为（0.75mol/l+0.25mol/L）×2L=2mol，故A正确；
B、增加CO浓度，会促进氢气的转化，氢气的转化率增大，但CO的转化率减小，故B错误；
C、该反应为反应前后压强不等的反应，则压强不变时，该反应达到平衡状态，故C正确；
D、再充入1molCO和2molH2，体积不变，则压强增大，平衡正向移动，再次达到平衡时n（CH3OH）/n（CO）会增大，故D错误；
故选：AC；
（3）由图2可知，反应中减小的CO的浓度为1mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L，10min时达到平衡，
则用CO表示的化学反应速率为
=0.075mol?L-1?min-1，
因反应速率之比等于化学计量数之比，则v（H2）=0.075mol?L-1?min-1×2=0.15mol?L-1?min-1；
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）
开始（mol/L） 1 2 0
转化（mol/L） 0.75 1.5 0.75
平衡（mol/L） 0.25 0.5 0.75
则化学平衡常数K=
=12；
因温度升高，平衡逆向移动，反应物的浓度增大，生成物的浓度减少，平衡常数减小；
故答案为：0.15mol?L-1?min-1；12； 减小；
（4）CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H＜0，
则温度越高，逆向反应进行的程度越大，甲醇的含量就越低，
压强增大，反应正向进行的程度大，则甲醇的含量高，则图象为
，
故答案为：；
（5）32个甲醇为1mol，已知①CH3OH（g）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）△H=-192.9kJ/mol
②H2O（l）=H2O（g）△H=+44kJ/mol，
据盖斯定律，①-②×2得：CH3OH（g）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-280.9kJ/mol
故答案为：CH3OH（g）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-280.9kJ/mol；
（6）A．该装置是原电池，通入一氧化碳的电极a是负极，负极上一氧化碳失电子发生氧化反应，电极反应式为：CO+O2--2e-=CO2，故A正确；
B．工作时电极b作正极，O2-由电极b流向电极a，故B错误；
C．该装置是原电池，通入一氧化碳的电极a是负极，通入空气的电极是正极，原电池放电时，电子从负极a通过传感器流向电极b，故C正确；
D．一氧化碳的含量越大，原电池放电时产生的电流越大，故D正确，
故答案为：B；
（7）由图可知，甲醇燃料电池中a极通入氧气，在碱性条件氧气得电子生成氢氧根离子，即通入氧气的为正极，正极反应为O2+4e-+2H2O-═4OH-，
b为电池的负极，后边的烧杯为电解池装置，锌与b相连，则锌极为阴极，故答案为：阴；O2+4e-+2H2O-═4OH-．
解：（1）由图可知，曲线b降低了反应所需的活化能，则b使用了催化剂，又该反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，则该反应为放热反应，故答案为：b；放热；
（2）A、由图2可知生成0.75mol/LCH3OH，则反应了0.75mol/LCO，平衡时有0.25mol/LCO，即CO的起始物质的量为（0.75mol/l+0.25mol/L）×2L=2mol，故A正确；
B、增加CO浓度，会促进氢气的转化，氢气的转化率增大，但CO的转化率减小，故B错误；
C、该反应为反应前后压强不等的反应，则压强不变时，该反应达到平衡状态，故C正确；
D、再充入1molCO和2molH2，体积不变，则压强增大，平衡正向移动，再次达到平衡时n（CH3OH）/n（CO）会增大，故D错误；
故选：AC；
（3）由图2可知，反应中减小的CO的浓度为1mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L，10min时达到平衡，
则用CO表示的化学反应速率为
| 0.75mol/L |
| 10min |
因反应速率之比等于化学计量数之比，则v（H2）=0.075mol?L-1?min-1×2=0.15mol?L-1?min-1；
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）
开始（mol/L） 1 2 0
转化（mol/L） 0.75 1.5 0.75
平衡（mol/L） 0.25 0.5 0.75
则化学平衡常数K=
| 0.75 |
| 0.25×(0.5)2 |
因温度升高，平衡逆向移动，反应物的浓度增大，生成物的浓度减少，平衡常数减小；
故答案为：0.15mol?L-1?min-1；12； 减小；
（4）CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H＜0，
则温度越高，逆向反应进行的程度越大，甲醇的含量就越低，
压强增大，反应正向进行的程度大，则甲醇的含量高，则图象为
，故答案为：
；（5）32个甲醇为1mol，已知①CH3OH（g）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）△H=-192.9kJ/mol
②H2O（l）=H2O（g）△H=+44kJ/mol，
据盖斯定律，①-②×2得：CH3OH（g）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-280.9kJ/mol
故答案为：CH3OH（g）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-280.9kJ/mol；
（6）A．该装置是原电池，通入一氧化碳的电极a是负极，负极上一氧化碳失电子发生氧化反应，电极反应式为：CO+O2--2e-=CO2，故A正确；
B．工作时电极b作正极，O2-由电极b流向电极a，故B错误；
C．该装置是原电池，通入一氧化碳的电极a是负极，通入空气的电极是正极，原电池放电时，电子从负极a通过传感器流向电极b，故C正确；
D．一氧化碳的含量越大，原电池放电时产生的电流越大，故D正确，
故答案为：B；
（7）由图可知，甲醇燃料电池中a极通入氧气，在碱性条件氧气得电子生成氢氧根离子，即通入氧气的为正极，正极反应为O2+4e-+2H2O-═4OH-，
b为电池的负极，后边的烧杯为电解池装置，锌与b相连，则锌极为阴极，故答案为：阴；O2+4e-+2H2O-═4OH-．
点评：本题考查热化学方程式、化学平衡、化学反应速率、能量变化、电化学等重要知识点，学生应注意图象的利用来分析解决问题，本题考查知识点较多，综合性强，注重对基础知识和基本技能的考查，同时注重对高考热点的训练，题目难度较大．
练习册系列答案
已冻结_亮点激活精编提优100分大试卷系列答案
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右图所示是用稀硫酸与锌反应测定反应速率的装置，在分液漏斗中加入稀硫酸，在锥形瓶中加入锌，通过测定产生一定量气体所用的时间来测定反应的速率．现用50mL 1mol/L硫酸，在锥形瓶中加入下列各种锌（总质量相同），产生H2最快的是（ ）| A、纯的锌粒 |
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