题目内容

倡导“低碳经济”.降低大气中CO2的含量,有利于解决气候变暖的环境问题.

(1)工业上可用CO2来生产燃料甲醇.反应原理为:CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H<0.一定温度下,在体积为2L的恒容密闭容器中,充入2molCO2和6molH2.一定条件下发生反应:测得CO2和CH3OH的浓度随时间变化如图1所示.
①达到平衡时,CO2的转化率=
 

②从反应开始到平衡.氢气的平均反应速率V(H2)=
 
mol/(L?min).
③容器内的平衡压强与起始压强之比为
 

④保持容器容积不变,下列措施中能使平衡体系中)
n(CH3OH)
n(CO2)
增大的是
 

A.升高温度
B.充入He(g),使体系压强增大
C.将H2O(g)从体系中分离出来
D.再充入1molCO2和3molH2
⑤某同学依据甲醇燃烧的反应原理,设计如图2所示的电池装置,a、b均为惰性电极.使用时,空气从
 
口通入(填“A”或“B”):a极的电极反应式为
 

(2)将一定量的CO2气体通入NaOH溶液中,再向所得溶液中逐滴加入盐酸,边加边振荡至过量,产生的气体与HCl物质的量关系如图3所示(忽略气体的溶解和HCl的挥发).请回答:O点溶液中溶质的化学式
 
,a点溶液中各离子浓度由大到小的顺序是
 
.
考点:化学平衡的计算,原电池和电解池的工作原理,化学平衡的影响因素
专题:化学平衡专题
分析:(1)CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)
起始量(mol/L)  1        3         0         0
起始量(mol/L)  0.75     2.25     0.75     0.75
平衡量(mol/L)  0.25     0.75      0.75     0.75
①转化率=
消耗量
起始量
×100%
②V=
△c
△t
计算
③气体压强之比等于气体物质的量之比计算;
④要使
n(CH3OH)
n(CO2)
增大,应使平衡向正反应方向移动;
⑤燃料电池中燃料做负极发生氧化反应,空气在正极发生还原反应;
(2)Na2CO3跟盐酸的反应是分步进行的:Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl,NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑,由图象可知生成二氧化碳消耗的HCl的物质的量小于从反应到开始产生二氧化碳阶段消耗的HCl,故溶液中溶质为NaOH、Na2CO3.
解答: 解:(1)CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)
起始量(mol/L)  1        3         0         0
起始量(mol/L)  0.75    2.25      0.75     0.75
平衡量(mol/L)  0.25      0.75     0.75     0.75
①达到平衡时,CO2的转化率=
0.75mol/L
1mol/L
×100%=75%,故答案为:75%;
②氢气的平均反应速率V(H2)=
△c
△t
2.25mol/L
10min
=0.225mol?L-1?min-1,故答案为:0.225;
③容器内的平衡压强与起始压强之比=气体物质的量之比=(0.25+0.75+0.75+0.75)×2:8=5:8,故答案为:5:8;
④要使
n(CH3OH)
n(CO2)
增大,应使平衡向正反应方向移动,
A.因正反应放热,升高温度平衡向逆反应方向移动,则
n(CH3OH)
n(CO2)
减小,故A错误;
B.充入He(g),使体系压强增大,但对反应物质来说,浓度没有变化,平衡不移动,
n(CH3OH)
n(CO2)
不变,故D错误.故B错误;
C.将H2O(g)从体系中分离,平衡向正反应方法移动,
n(CH3OH)
n(CO2)
增大,故C正确;
D.再充入1molCO2和3molH2,增大反应物浓度,平衡向正反应方向移动,则
n(CH3OH)
n(CO2)
增大,故D正确.
故答案为:CD;
⑤图中电子流出的一端为负极,空气应从B口通入,a极为负极,甲醇是电子生成碳酸盐,电极反应为CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O;
故答案为:B;CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O;
(2)分析图乙,3~5的反应为HCO3-+H+=CO2↑+H2O,此时消耗盐酸2mol,1~3肯定发生CO32-+H+=HCO3-,该反应应消耗2molHCl,而此时消耗3molHCl,则肯定含有NaOH,反应至a点溶液为NaHCO3,溶液呈碱性,存在离子浓度:c(Na+)>c(Cl-)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+)>c(CO32-),
故答案为:NaOH和Na2CO3;c(Na+)>c(Cl-)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+)>c(CO32-).
点评:本题考查了化学平衡的分析应用,主要是平衡常数、反应速率影响因素的理解应用和计算分析,原电池原理,电解质溶液中离子浓度大小比较的知识综合应用,掌握基础是关键,题目难度中等.
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