时间:2019-07-04 01:10:59
1、计算题 甲醇可作为燃料电池的原料。以CH4和H2O为原料，通过下列反应来制备甲醇。
I：CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g)?△H=+206.0kJ?molˉ1
II：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)?△H=－129.0kJ?molˉ1
（1）CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH(g)和H2(g)的热化学方程式为?。
（2）将1.0mol CH4和1.0mol H2O(g)通入容积为100 L的反应室，在一定条件下发生反应I，测得在一定的压强下CH4的转化率与温度的关系如图。
①假设100℃时达到平衡所需构时间为5min，则用H2表示该反应的平均反应速率为?。
②1000C时反应I的平衡常数为?。
（3）在压强为0.1 MPa、温度为300℃条件下，将a molCO与2a mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应II生成甲醇，平衡后将容器舶容积压缩到原来的1/2，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是?（填字母序号）。
A．平衡常数K增大
B．正反应速率加快，逆反应速率减慢
C．CH3OH的物质的量增加
D．重新平衡c(H2)/c(CH3OH)减小
（4）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后，将CO2+氧化成CO3+，然后以CO3+做氧化剂再把水中的甲醇氧化成CO2而净化。若下图装置中的电源为甲醇－空气－KOH溶液的燃料电池，则电池正极的电极反应式：?，该电池工作时，溶液中的OHˉ向?极移动。净化含1mol甲醇的水，燃料电池转移电子?mol。
参考答案：（16分）（1）CH4(g)+ H2O(g)CH3OH(g)+H2(g)?△H=+77.0kJ?molˉ1（3分，焓变写错扣1分，用等号不扣分）
（2）0.003mol?Lˉ1?minˉ1（2分，单位写错0分）? 6.75×10ˉ4（2分）
（3）C、D(共2分，只答对一个给1分，答错一个0分)
（4）O2+2H2O+4eˉ=4OHˉ或3O2+6H2O+12eˉ=12OHˉ（3分，电极反应式没配平0分）?负（2分）? 6（2分）
本题解析：（1）根据盖斯定律可知，已知反应I+II可得：CH4(g)+ H2O(g)= CH3OH(g)+H2(g)?△H=+77.0kJ?molˉ1；（2）CH4的起始浓度为1.0mol÷100L=0.01mol?Lˉ1，读图可知100℃时其平衡转化率为50%，则CH4的变化浓度为0.01mol?Lˉ1×50%=0.005mol?Lˉ1，则v(CH4)= 0.005mol?Lˉ1÷5min=0.001mol?Lˉ1?minˉ1，根据系数之比等于速率之比可知，v(H2)=3×v(CH4)= 0.003mol?Lˉ1?minˉ1；根据变化浓度之比等于系数之比，则反应I：
CH4(g)? +? H2O(g) ?CO(g)? +? 3H2(g)
起始浓度/ mol?Lˉ1? 0.01? 0.01? 0? 0
变化浓度/ mol?Lˉ1? 0.005? 0.005? 0.005? 0.015
平衡浓度/ mol?Lˉ1? 0.005? 0.005? 0.005? 0.015
K=[c(CO)?c3(H2)]/[c(CH4)?c(H2O)]= [0.005×0.0153]/[ 0.005×0.005]=6.75×10ˉ4
（3）反应II是气态物质体积减小的反应，缩小容器体积，能增大各组分浓度，也能增大压强，平衡向正反应方向移动，但是平衡常数保持不变，因为温度不变平衡常数K不变，故A错误；同时增大反应物和生成物的浓度，正、逆反应速率均增大，但是v(正)>v(逆)，所以平衡右移，故B错误；增大压强平衡右移，使生成物的量增加，故C正确；增大压强平衡向正反应方向移动，反应物浓度减小，生成物浓度增大，则重新平衡后反应物浓度/生成物浓度的值减小，故D正确；（4）甲醇完全燃烧生成CO2和H2O，CO2和过量KOH反应生成K2CO3和H2O，则该电池负极的主要反应物和产物分别是CH3OH、CO32ˉ，碳元素由－2价升为+4价，则CH3OH－6eˉ→CO32ˉ，由于KOH是强碱，应该用OHˉ使左右电荷守恒，则CH3OH－6eˉ+8OHˉ→CO32ˉ，根据氢、氧原子个数守恒可得，负极反应式为CH3OH－6eˉ+8OHˉ=CO32ˉ+6H2O或2CH3OH－12eˉ+16OHˉ=2CO32ˉ+12H2O；而正极的主要反应物是O2，同理可推断正极反应式为O2+2H2O+4eˉ=4OHˉ或3O2+6H2O+12eˉ=12OHˉ；放电时负极流出电子，正极流入电子，则阴离子移向负极，阳离子移向正极，则溶液中的OHˉ移向负极；根据系数之比等于物质的量之比，则1mol甲醇完全反应失去6mol电子，因此该燃料电池转移6mol电子。
本题难度：一般
2、选择题 在一定温度下，可逆反应A（g）+3B（g）?2C（g）达到平衡的标志是（ ）
A．C生成的速率与C分解的速率相等
B．A、B、C的浓度不再变化
C．单位时间内生成，n?mol?A，同时生成3n?mol B
D．A、B、C的分子数之比为l：3：2
参考答案：A、同一种物质的生成速率与分解速率相等是平衡状态，故A正确；
B、在一定条件下的可逆反应里，达到平衡状态时，反应混合物中各组成成分的浓度保持不变，故B正确；
故B错误；
C、生成，n?mol?A，同时生成3n?mo1B，都表示逆反应速率，无论反应是否达到平衡，这个关系总是成立的，反应方向一致，故C错误；
D、达平衡时，A、B、C三种物质的分子数之比可能是1：3：2，也可能不是1：3：2，与反应开始时加入的A、B物质的量及物质转化率有关，故D错误；
故选AB．
本题解析：
本题难度：一般
3、填空题 碘钨灯具有使用寿命长、节能环保等优点．一定温度下，在碘钨灯灯泡内封存的少量碘与沉积在灯泡壁上的钨可以发生如下的可逆反应：W（s）+I2（g）?
?WI2（g）
为模拟上述反应，在实验室中准确称取0.508g碘、0.736g金属钨放置于50.0mL密闭容器中，并加热使其反应．如图是混合气体中的WI2蒸气的物质的量随时间变化关系的图象[n（WI2）～t]，其中曲线Ⅰ（0～t2时间段）的反应温度为450℃，曲线Ⅱ（从t2时刻开始）的反应温度为530℃．请回答下列问题：
（1）该反应的化学平衡常数表达式为：K=______
（2）该反应是______（填“放热”或“吸热”）反应，判断依据是：______．
（3）反应从开始到t1（t1=3min）时间内的平均速率：u（I2）=______．
（4）能够说明上述反应已经达到平衡状态的有______．
a．I2与WI2的浓度相等
b．单位时间内，金属钨消耗的物质的量与单质碘生成的物质的量相等
c．容器内混合气体的密度不再改变
d．容器内气体压强不发生变化
参考答案：（1）因平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，所以K=C(WI2)C(I2)，故答案为：C(WI2)C(I2)；
（2）化学平衡常数的大小只与温度有关，升高温度，平衡向吸热的方向移动，由表可知：升高温度，WI2的物质的量减少，说明化学平衡逆向移动，因此正反应方向放热，故答案为：放热；温度升高，n（WI2）减小，平衡向左移动，所以是放热反应；
（3）从反应开始到t1时间内，结合图象，生成WI2（g）的物质的量为1.8×10-3mol，所以碘单质的物质的量减少1.8×10-3mol，根据公式v=△c?△t=△nV△t=1.8×10-3mol0.05L?3min=1.20×10-2?mol?L-1?min-1，故答案为：1.20×10-2?mol?L-1?min-1；
（4）A、达到平衡状态时，各物质的浓度不变，不一定相等，故A错误；
B、单位时间内，金属钨消耗的物质的量与单质碘生成的物质的量相等，说明v逆=v正，故B正确；
C、由于反应物中有气体，只有在平衡状态，密度不变，故C正确；
D、因前后气体分子数相等，则无论是否达到平衡状态，压强不变，故D错误；
故选：b、c．
本题解析：
本题难度：一般
4、选择题 将0.1mol?N2O4置于1L密闭烧瓶中，然后将烧瓶放入100℃的恒温槽，烧瓶内的气体逐渐变为红棕色：N2O4（g）（无色）═2NO2（g）（红棕色）下列结论不能说明上述反应在该条件下已经达到平衡状态的是（ ）
A．烧瓶内气体的颜色不变，不再加深
B．N2O4的消耗速率与NO2的生成速率之比为1：2
C．NO2的生成速率与NO2的消耗速率相等
D．NO2的物质的量浓度不变
参考答案：A．该反应中，NO2为红棕色气体，容器内气体的颜色不变，说明浓度不变，反应达到平衡状态，故A正确；
B．无论是否达到平衡状态，都存在N2O4的消耗速率与NO2的生成速率之比为1：2，不能说明正逆反应速率相等，故B错误；
C．NO2的生成速率与NO2的消耗速率相等，说明正逆反应速率相等，达到平衡状态，故C正确；
D．NO2的物质的量浓度不变，反应达到平衡状态，故D正确．
故选B．
本题解析：
本题难度：简单
5、选择题 2SO2(g)＋O2(g) 
?2SO3(g)是制备硫酸的重要反应。下列叙述正确的是( )
A．催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率
B．恒压，通入稀有气体，反应速率不变
C．该反应是放热反应，降低温度将缩短反应达到平衡的时间
D．在t1、t2时刻，SO3(g)的浓度分别是c1、c2，则时间间隔t1～t2内，SO2(g)消耗的平均速率为
参考答案：D
本题解析：A、催化剂可同等程度的改变正、逆反应的反应速率，故A错；
B、若在恒容条件下，向容器通入惰性气体，反应体系的压强变大，但反应各物质的浓度不变，因此反应速率也不变；故B错；
C、不论反应是吸热反应还是放热反应，降低温度反应速率一定变慢，则达到平衡的时间将延长；故C错；
D、根据计算平均速率的定义公式，浓度变化量c2-c1，时间为t2-t1，SO3（g）生成的平均速率为，故D对；
故选D。
点评：本题主要考查了影响化学反应速率的因素，化学反应速率和化学平衡是化学基本理论的核心知识，既是重点又是难点，也是年年必考的内容，特别是有关化学反应速率和化学平衡的计算及影响因素、化学平衡常数的表达式及其计算是高考的重点。
本题难度：一般