题目内容
【题目】合理利用资源,加强环境保护,降低碳排放,实施低碳经济是今后经济生活主流。回答下列问题:
(1)下列措施不利于有效减少二氧化碳的是_______(填字母)。
a.植树造林,保护森林,保护植被
b.加大对煤和石油的开采,并鼓励使用液化石油气
c.大力发展风能、水力、潮汐能发电和核电,大力推行太阳能的综合开发
d.推广使用节能灯和节能电器,使用空调时夏季温度不宜设置过低,冬天不宜过高
(2)科学家致力于二氧化碳的“组合转化”技术研究,如将CO2和H2以1:4的物质的量之比混合通入反应器,在适当条件下反应可获得一种重要能源。请完成以下化学方程式:
CO2+4H2
_______+2H2O
(3)用CO2合成燃料甲醇(CH3OH)是碳减排的新方向。现进行如下实验:某温度下在体积为1L的密闭容器中,充入2 mol CO2和6 mol H2,发生反应:CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g),能判断该反应已达化学平衡的标志是____(填字母)。
a.CO2百分含量保持不变
b.容器中混合气体的质量保持不变
c.容器中H2浓度与CO2浓度之比为3:1
d.CO2的生成速率与CH3OH的生成速率相等
现测得CO2相CH3OH (g)的浓度随时间变化如图所示。
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从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=________。
(4)以KOH为电解质的甲醇燃料电池总反应为2CH3OH+3O2+4KOH=2K2 CO3+6H2O。通入甲醇的电极为燃料电池的______(填“正”或“负”)极,正极反应式为________________。
【答案】 b CH4 ad 0.375 mol/(L·min) 负 O2+2H2O+4e-=4OH-
【解析】(1) 植树造林能增强光合作用,大量消耗二氧化碳,不符合题意, a错误;加大煤和石油化开采,增加化石燃料的使用,增加了二氧化碳的排放, b正确;积极推进核能、风能、潮汐能建设,大力推行太阳能的综合开发能减少二氧化碳的排放,不符合题意, c错误;推广使用节能灯和节能电器,使用空调时夏季温度不宜设置过低,冬天不宜过高,能减少电的使用,减少煤和石油化石燃料的使用,减少二氧化碳的排放,不符合题意, d错误;正确选项b。
(2)根据质量守恒定律,反应前后原子的总数目保持不变,所以1molCO2 与4molH2恰好完全分反应生成2molH2O外,还得生成1mol CH4;正确答案:CH4。
(3) 在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态;则CO2百分含量保持不变可以说明反应达到平衡状态,a正确;根据质量守恒定律可知容器中混合气体的质量始终保持不变,不能说明达到平衡状态,b错误;平衡时浓度不再发生变化,但各物质的浓度之间不一定相等或满足某种关系,因此容器中H2浓度与CO2浓度之比为3:1不能说明反应达到平衡状态,c错误;CO2生成速率与CH3OH生成速率相等满足反应速率之比是相应的化学计量数之比,且反应速率是相反的,因此可以说明达到平衡状态,d正确;ad选项正确。根据图像可知反应进行到12min时达到平衡状态,此时生成甲醇的浓度是1.5mol/L。所以根据方程式可知消耗氢气的浓度是1.5mol/L×3=4.5mol/L,所以氢气表示的反应速率为4.5mol/L÷12min=0.375 mol/(L·min);正确答案:ad ;0.375 mol/(L·min)。
(4) 甲醇燃料电池,甲醇在负极发生氧化反应,氧气在正极发生还原反应,正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-;正确答案:负;O2+2H2O+4e-=4OH-。