综合题15.0分
化学

京津冀环境污染控制国际论坛于2016年4月24日在天津工业大学隆重举行,倡导低碳社会也是一个重要的方面,研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义,二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向。

19.已知:  ①  2H2(g) + O2(g) = 2H2O(g)                   △H=-484.0 kJ/mol

②  CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)   △H= +49.0kJ/mol

③  H2O(g) = H2O(l)                          △H=-44.0 kJ/mol

请写出甲醇的燃烧热的热化学方程式,                           该反应的平衡常数表达式为K=                   

20.向1L密闭容器中加入2mol CO2、6mol H2,在适当的催化剂作用下,发生反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(l)+H2O(l)

①该反应自发进行的条件是       (填“低温”、“高温”或“任意温度”)

21.②下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是    

a、混合气体的平均式量保持不变

b、CO2和H2的转化率相等

c、CO2和H2的体积分数保持不变

d、混合气体的密度保持不变

e、1mol CO2生成的同时有1mol C-H键断裂

22.③ CO2的浓度随时间(0~t2)变化如下图所示,在t2时将容器容积缩小一倍,t3时达到平衡,t4时降低温度,t5时达到平衡,请画出t2~t6 CO2的浓度随时间的变化。

23.改变条件,使反应CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H<0  中的所有物质都为气态。反应过程中部分数据见下表:

① 达到平衡时,该反应逆反应平衡常数K=            平衡时H2的 转化率是

24.②在其它条件不变下,若30min时只改变温度为T2℃,此时H2的物质的量为3.2mol,则T1      T2(填“>”、“<”或“=”)。若30min时只向容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g),则平衡       移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。

25.用硫酸溶液作电解质进行电解,CO2在电极上可转化为甲烷,该电极的反应式为________

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

CH3OH (g)+ 3/2O2 (g) =CO2 (g)+2H2O (l)  △H=-765kJ/mol   K=

解析

①  2H2(g) + O2(g) = 2H2O(g)                   △H=-484.0 kJ/mol

②  CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)   △H= +49.0kJ/mol

③  H2O(g) = H2O(l)                           △H=-44.0 kJ/mol

根据盖斯定律:②+3/2①+2③可得甲醇的燃烧热的热化学方程式,CH3OH (g)+ 3/2O2 (g) =CO2 (g)+2H2O (l)

△H=-765kJ/mol,该反应的平衡常数表达式为K=

考查方向

化学平衡的计算;热化学方程式。

解题思路

根据盖斯定律:②+3/2①+2③可得甲醇的燃烧热的热化学方程式;

易错点

本题考查了热化学方程式的书写、化学平衡移动、平衡常数概念理解、转化率的计算及原电池原理的分析应用等,题目涉及的知识点较多,综合性较强,难度中等.分析图象时,要考虑先拐先平衡的原则,则反应条件为温度高或压强大,写电极反应式一定要考虑介质的参与。

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

低温

解析

向1L密闭容器中加入2mol CO2、6mol H2,在适当的催化剂作用下,发生反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(l)+H2O(l)

①由② CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)   △H= +49.0kJ/mol可知:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(l)+H2O(l)是放热反应,△S<0,△G=△H-T△S,该反应自发进行的条件是△G<0,低温有利于反应的自发进行;

考查方向

化学平衡常数的含义

解题思路

①△G=△H-T△S,该反应自发进行的条件是△G<0,低温有利于反应的自发进行;

后向正反应方向进行,逐渐减小;t3时达到平衡,因平衡常数不变,浓度恢复原来大小;t4时降低温度,反应向正方向进行,二氧化碳浓度减小;t5时达到平衡:

易错点

本题考查了热化学方程式的书写、化学平衡移动、平衡常数概念理解、转化率的计算及原电池原理的分析应用等,题目涉及的知识点较多,综合性较强,难度中等.分析图象时,要考虑先拐先平衡的原则,则反应条件为温度高或压强大,写电极反应式一定要考虑介质的参与。

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

acd;

解析

向1L密闭容器中加入2mol CO2、6mol H2,在适当的催化剂作用下,发生反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(l)+H2O(l)

混合气体的平均式量保持不变,各种气体浓度不变,反应达到平衡状态,正确;

b、CO2和H2的转化率不变,则反应达到平衡状态,CO2和H2的转化率相等,反应未达到平衡状态,错误;

c、CO2和H2的体积分数保持不变,各种气体浓度不变,反应达到平衡状态,正确;

d、反应是体积减小的反应,混合气体的密度保持不变,各种气体浓度不变,反应达到平衡状态,正确;

e、1mol CO2生成的同时有1mol C-H键断裂,反应向逆反应方向进行,反应未达到平衡状态,错误;

故选acd;

考查方向

化学平衡移动原理。

解题思路

根据化学平衡原理解释;

易错点

本题考查了热化学方程式的书写、化学平衡移动、平衡常数概念理解、转化率的计算及原电池原理的分析应用等,题目涉及的知识点较多,综合性较强,难度中等.分析图象时,要考虑先拐先平衡的原则,则反应条件为温度高或压强大,写电极反应式一定要考虑介质的参与。

第4小题正确答案及相关解析

正确答案

解析

向1L密闭容器中加入2mol CO2、6mol H2,在适当的催化剂作用下,发生反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(l)+H2O(l)

CO2的浓度随时间(0~t2)变化如下图所示,在t2时将容器容积缩小一倍,CO2的浓度瞬间增大一倍,然后向正反应方向进行,逐渐减小;t3时达到平衡,因平衡常数不变,浓度恢复原来大小;t4时降低温度,反应向正方向进行,二氧化碳浓度减小;t5时达到平衡,t2~t6 CO2的浓度随时间的变化如下图:

考查方向

化学平衡移动原理。

解题思路

③ CO2的浓度随时间(0~t2)变化如下图所示,在t2时将容器容积缩小一倍,CO2的浓度瞬间增大一倍,然后向正反应方向进行,逐渐减小;t3时达到平衡,因平衡常数不变,浓度恢复原来大小;t4时降低温度,反应向正方向进行,二氧化碳浓度减小;t5时达到平衡:

易错点

本题考查了热化学方程式的书写、化学平衡移动、平衡常数概念理解、转化率的计算及原电池原理的分析应用等,题目涉及的知识点较多,综合性较强,难度中等.分析图象时,要考虑先拐先平衡的原则,则反应条件为温度高或压强大,写电极反应式一定要考虑介质的参与。

第5小题正确答案及相关解析

正确答案

① 0.15   50%

解析

改变条件,使反应CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H<0  中的所有物质都为气态。反应过程中部分数据见下表,根据计量关系可以填写下表:

达到平衡时,该反应逆反应平衡常数;平衡时H2的转化率是3/6=50%;

考查方向

化学平衡的计算

解题思路

达到平衡时,该反应逆反应平衡常数;平衡时H2的转化率是3/6=50%;

易错点

本题考查了热化学方程式的书写、化学平衡移动、平衡常数概念理解、转化率的计算及原电池原理的分析应用等,题目涉及的知识点较多,综合性较强,难度中等.分析图象时,要考虑先拐先平衡的原则,则反应条件为温度高或压强大,写电极反应式一定要考虑介质的参与。

第6小题正确答案及相关解析

正确答案

②  <    不

解析

改变条件,使反应CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H<0  中的所有物质都为气态。反应过程中部分数据见下表,根据计量关系可以填写下表:

  在其它条件不变下,若30min时只改变温度为T2℃,此时H2的物质的量为3.2mol,反应向逆反应方向进行,一定是升高温度,则T1<T2。若30min时只向容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g),Qc=0.15=K,则平衡不移动;

考查方向

热化学方程式。

解题思路

反应向逆反应方向进行,一定是升高温度,则T1<T2。Qc=0.15=K,则平衡不移动;

易错点

本题考查了热化学方程式的书写、化学平衡移动、平衡常数概念理解、转化率的计算及原电池原理的分析应用等,题目涉及的知识点较多,综合性较强,难度中等.分析图象时,要考虑先拐先平衡的原则,则反应条件为温度高或压强大,写电极反应式一定要考虑介质的参与。

第7小题正确答案及相关解析

正确答案

CO2+8e+8H+=CH4+2H2O。

解析

CO2在正极发生还原反应转化为甲烷,考虑电解质为硫酸,所以甲烷中氢来源为硫酸电离的氢离子,根据化合价变化可知1mol二氧化碳变成甲烷得到8mol电子,故电极反应为:CO2+8e+8H+=CH4+2H2O。

考查方向

电极反应和电池反应方程式

解题思路

CO2在正极发生还原反应转化为甲烷,考虑电解质为硫酸,所以甲烷中氢来源为硫酸电离的氢离子,根据化合价变化可知1mol二氧化碳变成甲烷得到8mol电子,故电极反应为:CO2+8e+8H+=CH4+2H2O。

易错点

本题考查了原电池原理的分析应用等,题目涉及的知识点较多,综合性较强,难度中等.分析图象时,要考虑先拐先平衡的原则,则反应条件为温度高或压强大,写电极反应式一定要考虑介质的参与。