Question

國務(wù)院總理溫家寶在哥本哈根世界氣候峰會上表示，中國正處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的關(guān)鍵階段，能源結(jié)構(gòu)以煤為主，降低排放存在特殊困難，但仍始終把應(yīng)對氣候變化作為重要戰(zhàn)略任務(wù)．現(xiàn)在“低碳循環(huán)”已經(jīng)引起了國民的重視，試回答下列問題：
（1）下列措施中，符合“低碳”經(jīng)濟理念的有

 

．（填字母編號）
a．采用節(jié)能技術(shù)．減少化石燃料的用量
b．鼓勵乘坐公交車出行，倡導節(jié)能生活
c．利用太陽能、風能等新型能源替代化石燃料
d．各地為促進經(jīng)濟發(fā)展，新建一批小型火電廠．
（2）煤的汽化和液化可以提高燃料的利用率．
已知25℃時101kPa時：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℃時101kPa時：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）；△H=

 

．
（3）將不同量的CO（g）和H₂O（g）分別通人到體積為2L的恒容密閉容器中，進行反應(yīng)CO（g）+H₂O
（g）?CO₂（g）+H₂（g），得到如下三組數(shù)據(jù)：

實驗組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		達到平衡 所需時間/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實驗1中以v（CO₂）表示的反應(yīng)速率為

 

．（取小數(shù)二位）
②該反應(yīng)為

 

（填“吸”或“放’）熱反應(yīng)，實驗2條件下，平衡常數(shù)K等于

 

（取小數(shù)二位）．
③若實驗3要達到與實驗2相同的平衡狀態(tài)（即各物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)分別相等），且t＜3min則a、b應(yīng)滿足的關(guān)系是

 

（用舍a、b的數(shù)學式表示）．
（4）目前工業(yè)上有一種方法是用CO₂來生產(chǎn)甲醇．一定條件下發(fā)生反應(yīng)：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）如圖表示該反應(yīng)進行過程中能量（單位為kJ．mol^-1的變化．在體積為1L的恒容密閉容器中，充入1molCO₂和3molH₂，下列措施中能使c（CH₃OH）增大的是
a．升高溫度b．充入He（g），使體系壓強增大c．將H₂O（g）從體系中分離出來d．再充入1molCO₂和3molH₂
（5）利用甲醇設(shè)計一個燃料電池：用氫氧化鉀溶液作電解質(zhì)溶液，多孔石墨做電極，采用鉑或碳化鎢作為電極催化劑．則通入氧氣的電極應(yīng)為

 

極（填寫“正”或“負”），電解質(zhì)溶液中的K⁺移向

 

極（填寫“正”或“負”）

Answer 1

考點：化學平衡的計算,用蓋斯定律進行有關(guān)反應(yīng)熱的計算,化學電源新型電池,使用化石燃料的利弊及新能源的開發(fā)

專題：化學反應(yīng)中的能量變化,化學平衡專題,電化學專題

分析：（1）低碳經(jīng)濟以低能耗、低排放、低污染為基礎(chǔ)，其實質(zhì)是提高能源利用效率和創(chuàng)建清潔能源結(jié)構(gòu)，據(jù)此回答；
（2）依據(jù)蓋斯定律解答，從所求反應(yīng)出發(fā)，分析反應(yīng)物生成物的位置，通過加減可得；
（3）①由表中數(shù)據(jù)可知，CO的物質(zhì)的量變化量為4mol-2.4mol=1.6mol，根據(jù)v=

△n V

△t

計算v（CO），再利用速率之比等于化學計量數(shù)之比計算v（CO₂）；
②第二組溫度比第一組高，反應(yīng)物物質(zhì)的量比第一組減半，但是平衡時CO₂的物質(zhì)的量比第一組的一半少，表明該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
③反應(yīng)前后氣體體積不變，實驗2相似的平衡狀態(tài)（即各物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)分別相等），為等效平衡，滿足CO（g）與H₂O（g）的物質(zhì)的量為1：2，由于到達平衡時間t＜3min，物質(zhì)的量應(yīng)比實驗2大或使用催化劑；
（4）根據(jù)圖象知，該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，能使c（CH₃OH）增大，說明平衡向正反應(yīng)方向移動；
（5）用氫氧化鉀溶液作電解質(zhì)溶液，甲醇在負極上失去電子生成碳酸根離子和水，氧氣在正極上得到電子生成氫氧根離子，陽離子移向正極．

解答： 解：（1）a．采用節(jié)能技術(shù)，減少化石燃料的用量，可減少二氧化碳的排放，符合“低碳”經(jīng)濟理念，故正確；
b．鼓勵乘坐公交車出行，倡導節(jié)能生活，可減少二氧化碳的排放，符合“低碳”經(jīng)濟理念，故正確；
c．太陽能、風能等新型能源不能替代化石燃料，故錯誤；
d．新建一批小型火電廠，不會減少二氧化碳的排放，不符合“低碳”經(jīng)濟理念，故錯誤；
故選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
據(jù)蓋斯定律，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
故答案為：+115.4KJ/mol；
（3）①由表中數(shù)據(jù)可知，CO的物質(zhì)的量變化量為4mol-2.4mol=1.6mol，v（CO）=

△n V

△t

4-2.4 2

6

≈0.13mol/（L?min），速率之比等于化學計量數(shù)之比，故v（CO₂）=v（CO）=0.16mol/（L?min）=0.13mol/（L?min），
故答案為：0.13mol/（L?min）；
②實驗1中CO的轉(zhuǎn)化率為

4-2.4

4

×100%=40%，實驗2中CO的轉(zhuǎn)化率為

2-1.6

2

×100%=20%，則實驗1的轉(zhuǎn)化率大于實驗2，則說明溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動，正反應(yīng)放熱，逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；實驗2條件下，CO的物質(zhì)的量變化量為4mol-2.4mol=1.6mol，所以CO₂、H₂的物質(zhì)的量變化量為1.6mol，平衡常數(shù)K=

0.4 2 × 0.4 2

0.6 2 × 1.6 2

≈0.17，
故答案為：吸；0.17；
③反應(yīng)前后氣體體積不變，實驗2相似的平衡狀態(tài)（即各物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)分別相等），為等效平衡，滿足CO（g）與H₂O（g）的物質(zhì)的量為1：2，即a：b=1：2，b=2a，由于到達平衡時間t＜3min，所以速率較實驗2快，故a＞0.5（或使用催化劑）．
故答案為：b=2a，a＞0.5（或使用催化劑）．
（4）a．升高溫度，平衡逆向移動，c（CH₃OH）減小，故a錯誤；
b．充入He（g），使體系壓強增大，由于容器為恒容容器，各組分濃度不變，平衡不移動，c（CH₃OH）不變，故b錯誤；
c．將H₂O（g）從體系中分離出來，平衡正向移動，c（CH₃OH）增大，故c正確；
d．再充入1mol CO₂和3molH₂，平衡正向移動，c（CH₃OH）增大，故d正確．
故答案為：cd；
（5）用氫氧化鉀溶液作電解質(zhì)溶液，甲醇在負極上失去電子生成碳酸根離子和水，負極反應(yīng)為CH₃OH-6e^-+8 OH^-═CO₃^2-+6H₂O，氧氣在正極上得到電子生成氫氧根離子，通入氧氣的電極應(yīng)為正極，陽離子鉀離子移向正極，故答案為：正；正．

點評：本題考查反應(yīng)速率、平衡常數(shù)、化學平衡以及熱化學和電化學的有關(guān)計算應(yīng)用，難度中等，注意對知識的理解與掌握，是對學生能力的考查．