Question

国务院总理温家宝在哥本哈根世界气候峰会上表示，中国正处于工业化、城镇化快速发展的关键阶段，能源结构以煤为主，降低排放存在特殊困难，但仍始终把应对气候变化作为重要战略任务．现在“低碳循环”已经引起了国民的重视，试回答下列问题：
（1）下列措施中，符合“低碳”经济理念的有

 

．（填字母编号）
a．采用节能技术．减少化石燃料的用量
b．鼓励乘坐公交车出行，倡导节能生活
c．利用太阳能、风能等新型能源替代化石燃料
d．各地为促进经济发展，新建一批小型火电厂．
（2）煤的汽化和液化可以提高燃料的利用率．
已知25℃时101kPa时：C（s）+

1

2O2(g)

=CO（g）；△H=-126.4kJ．mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）；△H=-571.6kJ．mol^-1
H₂O（g）=H₂O（l）；△H=-44kJ．mol^-1
在25℃时101kPa时：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）；△H=

 

．
（3）将不同量的CO（g）和H₂O（g）分别通人到体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应CO（g）+H₂O
（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
		H2O	CO	H2	CO
1	650	2	4	1.6	2.4	6
2	900	1	2	0.4	1.6	3
3	900	a	b	c	d	t

①实验1中以v（CO₂）表示的反应速率为

 

．（取小数二位）
②该反应为

 

（填“吸”或“放’）热反应，实验2条件下，平衡常数K等于

 

（取小数二位）．
③若实验3要达到与实验2相同的平衡状态（即各物质的质量分数分别相等），且t＜3min则a、b应满足的关系是

 

（用舍a、b的数学式表示）．
（4）目前工业上有一种方法是用CO₂来生产甲醇．一定条件下发生反应：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）如图表示该反应进行过程中能量（单位为kJ．mol^-1的变化．在体积为1L的恒容密闭容器中，充入1molCO₂和3molH₂，下列措施中能使c（CH₃OH）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）利用甲醇设计一个燃料电池：用氢氧化钾溶液作电解质溶液，多孔石墨做电极，采用铂或碳化钨作为电极催化剂．则通入氧气的电极应为

 

极（填写“正”或“负”），电解质溶液中的K⁺移向

 

极（填写“正”或“负”）

Answer 1

考点：化学平衡的计算,用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学电源新型电池,使用化石燃料的利弊及新能源的开发

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题,电化学专题

分析：（1）低碳经济以低能耗、低排放、低污染为基础，其实质是提高能源利用效率和创建清洁能源结构，据此回答；
（2）依据盖斯定律解答，从所求反应出发，分析反应物生成物的位置，通过加减可得；
（3）①由表中数据可知，CO的物质的量变化量为4mol-2.4mol=1.6mol，根据v=

△n V

△t

计算v（CO），再利用速率之比等于化学计量数之比计算v（CO₂）；
②第二组温度比第一组高，反应物物质的量比第一组减半，但是平衡时CO₂的物质的量比第一组的一半少，表明该反应为放热反应；
③反应前后气体体积不变，实验2相似的平衡状态（即各物质的质量分数分别相等），为等效平衡，满足CO（g）与H₂O（g）的物质的量为1：2，由于到达平衡时间t＜3min，物质的量应比实验2大或使用催化剂；
（4）根据图象知，该反应的正反应是放热反应，能使c（CH₃OH）增大，说明平衡向正反应方向移动；
（5）用氢氧化钾溶液作电解质溶液，甲醇在负极上失去电子生成碳酸根离子和水，氧气在正极上得到电子生成氢氧根离子，阳离子移向正极．

解答： 解：（1）a．采用节能技术，减少化石燃料的用量，可减少二氧化碳的排放，符合“低碳”经济理念，故正确；
b．鼓励乘坐公交车出行，倡导节能生活，可减少二氧化碳的排放，符合“低碳”经济理念，故正确；
c．太阳能、风能等新型能源不能替代化石燃料，故错误；
d．新建一批小型火电厂，不会减少二氧化碳的排放，不符合“低碳”经济理念，故错误；
故选ab；
（2）已知
①C（s）+

1

2

O₂（g）═CO（g）△H=-126.4kJ?mol^-1
②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-571.6kJ?mol^-1
③H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44kJ?mol^-1
据盖斯定律，①-②×

1

2

+③得：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=（-126.4kJ?mol^-1）-（-571.6kJ?mol^-1）×

1

2

+（-44kJ?mol^-1）=+115.4KJ/mol
故答案为：+115.4KJ/mol；
（3）①由表中数据可知，CO的物质的量变化量为4mol-2.4mol=1.6mol，v（CO）=

△n V

△t

4-2.4 2

6

≈0.13mol/（L?min），速率之比等于化学计量数之比，故v（CO₂）=v（CO）=0.16mol/（L?min）=0.13mol/（L?min），
故答案为：0.13mol/（L?min）；
②实验1中CO的转化率为

4-2.4

4

×100%=40%，实验2中CO的转化率为

2-1.6

2

×100%=20%，则实验1的转化率大于实验2，则说明温度升高平衡向逆反应方向移动，正反应放热，逆反应是吸热反应；实验2条件下，CO的物质的量变化量为4mol-2.4mol=1.6mol，所以CO₂、H₂的物质的量变化量为1.6mol，平衡常数K=

0.4 2 × 0.4 2

0.6 2 × 1.6 2

≈0.17，
故答案为：吸；0.17；
③反应前后气体体积不变，实验2相似的平衡状态（即各物质的质量分数分别相等），为等效平衡，满足CO（g）与H₂O（g）的物质的量为1：2，即a：b=1：2，b=2a，由于到达平衡时间t＜3min，所以速率较实验2快，故a＞0.5（或使用催化剂）．
故答案为：b=2a，a＞0.5（或使用催化剂）．
（4）a．升高温度，平衡逆向移动，c（CH₃OH）减小，故a错误；
b．充入He（g），使体系压强增大，由于容器为恒容容器，各组分浓度不变，平衡不移动，c（CH₃OH）不变，故b错误；
c．将H₂O（g）从体系中分离出来，平衡正向移动，c（CH₃OH）增大，故c正确；
d．再充入1mol CO₂和3molH₂，平衡正向移动，c（CH₃OH）增大，故d正确．
故答案为：cd；
（5）用氢氧化钾溶液作电解质溶液，甲醇在负极上失去电子生成碳酸根离子和水，负极反应为CH₃OH-6e^-+8 OH^-═CO₃^2-+6H₂O，氧气在正极上得到电子生成氢氧根离子，通入氧气的电极应为正极，阳离子钾离子移向正极，故答案为：正；正．

点评：本题考查反应速率、平衡常数、化学平衡以及热化学和电化学的有关计算应用，难度中等，注意对知识的理解与掌握，是对学生能力的考查．