Question

(14分)Ⅰ．2011年11月28日至12月9日，聯(lián)合國氣候變化框架公約第17次締約方會議在南非德班召開，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(fā)利用CO₂，引起了各國的普遍重視。
（1）目前工業(yè)上有一種方法是用CO₂來生產(chǎn)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(fā)生反應，測定CO₂、CH₃OH(g)和H₂O (g)的濃度隨時間變化如圖所示：

①寫出該工業(yè)方法制取甲醇的化學反應方程式　　　　　　　　。
②從反應開始到平衡，氫氣的平均反應速率v (H₂)＝　       。
③該條件下CO₂的轉(zhuǎn)化率為　              。當溫度降低時CO₂的轉(zhuǎn)化率變大，則該反應     ０（填“＞”“＜”或“＝”）。
④下列措施中能使n(CH₃OH)/n(CO₂)增大的是　　　　　　　。

A．升高溫度

B．充入氮氣

C．將水蒸氣從體系中分離

D．用更有效的催化劑

（2）選用合適的合金作為電極，以氫氧化鈉、甲醇、水、氧氣為原料，可以制成一種以甲醇為原料的燃料電池，此燃料電池負極的電極方程式為　　　　　　　　　　　。
Ⅱ．研究NO₂  、SO₂ 、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義。其中氮元素有著多變價態(tài)和種類多的化合物，它們在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中發(fā)揮著重要的作用。完成下列問題：
（1）已知：2SO₂(g) + O₂(g)2SO₃(g)  ΔH=" —196.6" kJ·mol^―1
2NO(g) + O₂(g)2NO₂(g)  ΔH= —113.0 kJ·mol^―1
則反應NO₂(g) + SO₂(g)SO₃(g) + NO(g) 的ΔH=                        。
（2）一定條件下，將NO₂與SO₂以體積比1:2置于密閉容器中發(fā)生上述反應，
①下列能說明反應達到平衡狀態(tài)的是             (填序號) 。
a．體系壓強保持不變               b．混合氣體顏色保持不變
c．SO₃和NO的體積比保持不變      d．相同時間內(nèi)，每消耗1 molNO₂的同時消耗1 mol SO₃
②當測得上述反應平衡時NO₂與SO₂體積比為1: 6，則平衡常數(shù)K＝           。

Answer 1

理科綜合試卷·第1頁（共16頁）

Ｉ．（1）① CO₂ + 3H₂ CH₃OH + H₂O（2分）

② 0.225 （1分）  ③ 75% （1分）  < （1分）    ④ C（1分）
（2）CH₃OH－6 e^－ + 8OH^- ＝CO₃^2-    + 6H₂O（2分）
ＩＩ．（1）－41.8 kJ·mol^-1（２分）（2）①b d（2分） ②8/3或2.67（２分）

Ｉ．（1）① 根據(jù)反應物和生成物可知，方程式為 CO₂ + 3H₂ CH₃OH + H₂O。
②平衡時生成甲醇是0.75mol/L，所以根據(jù)方程式可知，消耗氫氣是0.75mol/L×3＝2.25mol/L，因此其反應速率是2.25mol/L÷10min＝0.225。
③根據(jù)圖像可知，消耗CO₂是0.75mol/L，素其轉(zhuǎn)化率是0.75mol/L÷1.0mol/L×100％＝75％。溫度降低時CO₂的轉(zhuǎn)化率變大，說明降低溫度平衡向正反應方向移動，所以正反應是放熱反應。
④升高溫度平衡向逆反應方向移動，n(CH₃OH)/n(CO₂)降低，A不正確。充入氮氣，平衡不移動，B不正確。將水蒸氣從體系中分離，相當于降低生成物濃度，平衡向正反應方向移動，n(CH₃OH)/n(CO₂)增大，C周期。催化劑不能影響平衡狀態(tài)，D不正確，答案選C。
（2）原電池中負極失去電子，所以甲醇在負極通入。由于電解質(zhì)溶液顯堿性，所以負極電極反應式為CH₃OH－6 e^－ + 8OH^- ＝CO₃^2-    + 6H₂O
ＩＩ．（1）考查蓋斯定律的應用。（①－②）÷2即得到O₂(g) + SO₂(g)SO₃(g) + NO(g)，所以反應熱是（—196.6 kJ·mol^―1＋113.0 kJ·mol^―1）÷2＝－41.8 kJ·mol^-1.
（2）①在一定條件下，當可逆反應的正反應速率和逆反應速率相等時（但不為0），反應體系中各種物質(zhì)的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài)，稱為化學平衡狀態(tài)。顏色深淺和濃度有關系，所以b正確。反應前后羰基不變，所以壓強也是隨著不變的，a不正確。平衡時濃度不再發(fā)生變化，但物質(zhì)之間的濃度不一定相等或滿足某種關系，所以c不正確。d中反應速率的方向相反，且滿足速率之比是相應的化學計量數(shù)之比，正確。答案選bd。
②               NO₂(g) + SO₂(g)SO₃(g) + NO(g)
起始量（mol）     1         2           0        0
轉(zhuǎn)化量（mol）      x        x           x        x
平衡量（mol）    1－x     2－x           x       x
所以有（1－x）︰（2－x）＝1︰6，解得x＝0.8，所以平衡常數(shù)是。