Question

【題目】由碳的氧化物直接合成乙醇燃料已進入大規模生產．
（1）如采取以CO和H2為原料合成乙醇，化學反應方程式：2CO（g）+4H2（g）CH3CH2OH（g）+H2O（g）△H；若密閉容器中充有10molCO與20molH2 ， 在催化劑作用下反應生成乙醇，CO的轉化率（α）與溫度、壓強的關系如圖1所示．
已知：2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H1=﹣566kJmol﹣1
2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H2=﹣572kJmol﹣1
CH3CH2OH（g）+3O2（g）═2CO2（g）+3H2O（g）△H3=﹣1366kJmol﹣1
H2O（g）═H2O（l）△H4=﹣44kJmol﹣1
①△H=kJmol﹣1
②若A、C兩點都表示達到的平衡狀態，則從反應開始到達平衡狀態所需的時間tAtC（填“＞”、“＜”或“﹦”）．
③若A、B兩點表示在某時刻達到的平衡狀態，此時在A點時容器的體積為10L，則該溫度下的平衡常數：K=；
④熔融碳酸鹽燃料電池（MCFS），是用煤氣（CO+H2）格負極燃氣，空氣與CO2的混合氣為正極助燃氣，用一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物為電解質，以金屬鎳（燃料極）為催化劑制成的．負極上CO反應的電極反應式為 ．
（2）工業上還可以采取以CO2和H2為原料合成乙醇，并且更被化學工作者推崇，但是在相同條件下，由CO制取CH3CH2OH的平衡常數遠遠大于由CO2制取CH3CH2OH 的平衡常數．請推測化學工作者認可由CO2制取CH3CH2OH的優點主要是： ．
（3）目前工業上也可以用CO2來生產甲醇．一定條件下發生反應CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）．若將6molCO2和8molH2充入2L的密閉容器中，測得H2的物質的量隨時間變化的曲線如圖2所示（實線）．
①請在圖中繪出甲醇的物質的量隨時間變化曲線．
②僅改變某一實驗條件再進行兩次實驗，測得H2的物質的量隨時間變化如圖中虛線所示，曲線I對應的實驗條件改變是 ， 曲線Ⅱ對應的實驗條件改變是 ．
（4）將標準狀況下4.48L CO2通入1L 0.3molL﹣1NaOH溶液中完全反應，所得溶液中微粒濃度關系正確的是 A．c（Na+）=c（HCO3﹣）+c（CO32﹣）+c（H2CO3）
B．c（OH﹣）+c（CO32﹣）=c（H2CO3）+c（H+）
C．c（Na+）+c（H+）=c（HCO3﹣）+2c（CO32﹣）+c（OH﹣）
D．2c（Na+）=3c（HCO3﹣）+3c（CO32﹣）+3c（H2CO3）

Answer 1

【答案】
（1）﹣300；＞；0.25L4?mol﹣4；CO﹣2e﹣+CO32﹣═2CO2
（2）原料易得、原料無污染、可以減輕溫室效應
（3）；升高溫度；增大壓強
（4）C、D
【解析】解：（1）①已知：2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H1=﹣566kJmol﹣12H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H2=﹣572kJmol﹣1
CH3CH2OH（g）+3O2（g）═2CO2（g）+3H2O（g）△H3=﹣1366kJmol﹣1
H2O（g）═H2O（l）△H4=﹣44kJmol﹣1
由蓋斯定律△H=△H1+△H2×2﹣△H3﹣4△H=﹣300kJmol﹣1；
所以答案是：﹣300；②A的溫度小于C點，溫度越高，反應速率越大，則反應到達平衡的時間越短，所以tA大于tC；
所以答案是：＞；
③

	2CO（g）+	4H2（g）		CH3CH2OH（g）+	H2O（g）
起始濃度（mol/L）	1	2		0	0
轉化濃度（mol/L）	0.5	1.0		0.25	0.25
平衡濃度（mol/L）	0.5	1.0		0.25	0.25

根據化學平衡常數是在一定條件下，當可逆反應達到平衡狀態時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值可知，該溫度下反應的平衡常數k= =0.25L4mol﹣4；
所以答案是：0.25L4mol﹣4
④CO在負極上發生氧化反應生成CO2 ， 電極反應式為：CO﹣2e﹣+CO32﹣═2CO2；
所以答案是：CO﹣2e﹣+CO32﹣═2CO2（2）二氧化碳的含量較大且易獲取，二氧化碳減少能減輕溫室效應等；
所以答案是：原料易得、原料無污染、可以減輕溫室效應等；（3）①根據圖像可知平衡時氫氣的物質的量是2mol，消耗氫氣的物質的量是8mol﹣2mol=6mol，平衡時生成甲醇的物質的量是 ×6mol=2mol，因此圖像可表示為

所以答案是： ②根據圖像知，I反應到達平衡的時間縮短，說明反應速率增大，但氫氣的轉化率減小，平衡向逆反應方向移動，則改變的條件是升高溫度；II反應到達平衡的時間縮短，說明反應速率增大，且氫氣的轉化率增大，說明改變條件促進平衡向正反應方向移動，則改變的條件是增大壓強；
所以答案是：升高溫度，增大壓強；（4）該溶液是0.2mol二氧化碳與0.3mol的氫氧化鈉反應，發生的反應為CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O，二氧化碳剩余，氫氧化鈉充分反應生成0.15mol的碳酸鈉，剩余的0.05mol二氧化碳與碳酸鈉反應：Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3 ， 則Na2CO3剩余0.1mol，生成NaHCO30.1mol，即混合溶液為等量的碳酸鈉與碳酸氫鈉：
A、根據電荷守恒可知：C（Na+）+C（H+）=2C（CO32﹣）+C（HCO3﹣）+C（OH﹣），而C（H+）≤C（CO32﹣），故A錯誤；
B、根據電荷守恒可知：C（Na+）+C（H+）=2C（CO32﹣）+C（HCO3﹣）+C（OH﹣），故B錯誤；
C、根據電荷守恒可知：C（Na+）+C（H+）=2C（CO32﹣）+C（HCO3﹣）+C（OH﹣），故C正確；
D、電荷守恒可知：C（Na+）+C（H+）=2C（CO32﹣）+C（HCO3﹣）+C（OH﹣）…①，物料守恒可知：2C（Na+）=3[C（HCO3﹣）+C（CO32﹣）+C（H2CO3）…②，將①代入②得：C（CO32﹣）+2C（OH﹣）=3C（H2CO3）+C（HCO3﹣）+2C（H+），故D正確；
所以答案是：CD．
【考點精析】本題主要考查了化學平衡狀態本質及特征和化學平衡的計算的相關知識點，需要掌握化學平衡狀態的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態平衡，平衡時反應仍在進行；“定”即反應混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學平衡；與途徑無關，外界條件不變，可逆反應無論是從正反應開始，還是從逆反應開始，都可建立同一平衡狀態（等效）；反應物轉化率=轉化濃度÷起始濃度×100%=轉化物質的量÷起始物質的量×100%；產品的產率=實際生成產物的物質的量÷理論上可得到產物的物質的量×100%才能正確解答此題．