Question

（共12分）隨著人類對溫室效應和資源短缺等問題的重視，如何降低大氣中CO₂的含量及有效地開發利用CO₂，引起了各國的普遍重視。

Ⅰ.目前工業上有一種方法是用CO₂來生產燃料甲醇。為探究該反應原理，進行如下實驗，在體積為1L的密閉容器中，充入1mol CO₂和3.25 mol H₂，在一定條件下發生反應，測定CO₂、CH₃OH(g)和H₂O(g)的濃度隨時間變化如下圖所示：

（1）從反應開始到平衡，氫氣的平均反應速率＝          mol/(L·min)

（2）該條件下CO₂的轉化率為            。

（3）下列措施中能使n(CH₃OH)/n(CO₂)增大的是                   。

A．升高溫度                             B．恒容時充入氮氣

C．將水蒸氣從體系中分離                  D．用更有效的催化劑

Ⅱ.下圖是一個乙醇燃料電池工作時的示意圖，乙池中的兩個電極一個是石墨電極，一個是鐵電極，工作時M、N兩個電極的質量都不減少，請回答下列問題：

（1）M極的電極材料為             。

（2）加入乙醇的鉑電極的電極反應式為                                 。

（3）在此過程中乙池中某一電極析出金屬銀4.32g時，此時乙池溶液的體積為400mL，則乙池中溶液的pH為           。

（4）若在常溫常壓下，1g C₂H₅OH燃燒生成CO₂和液態H₂O時放出29.71kJ熱量，表示該反應的熱化學方程式為                      。

 

Answer 1

【答案】

（14分）

Ⅰ：（1） 0.225  （2） 75% （3） C

Ⅱ：（1） 鐵 （2）C₂H₅OH－12e+16OH^—=2CO₃^2—+11H₂O

（3） 1 （4）C₂H₅OH（l）+3O₂（g）   2CO₂（g）+3H₂O（l） △H=－1366.7kJ/mol

【解析】

試題分析：Ⅰ.（1）①v（CO₂）= =0.075mol/（L?min），則v（H₂）=3×v（CO₂）=0.225mol/（L?min），故答案為：0.225；

（2）由（1）得知，CO₂反應了0.75mol，所以CO₂的轉化率等于0.75mol*100%/1mol=75%；

（3）使n(CH₃OH)/n(CO₂)增大應使平衡向正反應方向移動：

A．該反應正反應為放熱反應，則升高溫度平衡向逆反應方向移動，故A錯誤；

B．充入He氣，參加反應的物質的濃度不變，平衡不移動，故B錯誤；

C．將H₂O（g）從體系中分離，生成物濃度減小，平衡向正反應方向移動，故C正確；

D．使用催化劑只能加快反應速率，不能使化學平衡移動，故D錯誤。

故答案為：C。

Ⅱ.（1）作時M、N兩個電極的質量都不減少，M為陰極得到電子，N為陽極是失電子的，綜合分析，M極的電極材料為鐵。

（2）加入乙醇的電極是負極，失去電子，電極反應式為C₂H₅OH－12e+16OH^—=2CO₃^2—+11H₂O。

（3）發生的反應為：

陰極反應：4Ag⁺ 4e^- ==4Ag

陽極反應：4OH^- +4e^- ==2H₂O+O₂↑

總反應:4AgNO₃ + 2H₂O ==4HNO₃ + 4Ag+ O₂↑

N(Ag)=4.32g/108(g/mol)=0.04mol，n(HNO₃)=0.04mol，即n(H⁺)=0.04mol，c(H⁺)=0.04mol/0.4L=0.1mol/L，PH=1。

考點：物質的量或濃度隨時間的變化曲線 原電池和電解池的工作原理 化學平衡常數的含義 化學平衡的影響因素

點評：本題考查較為綜合，涉及反應速率、平衡常數、平衡移動以及電化學等知識，題目難度不大，注意把握影響平衡移動的因素以及平衡移動方向的判斷。