时间:2025-06-25 21:59:49
1、简答题 2010年上海世博会的三大主题是“低碳、和谐、可持续发展”，意在倡导人们合理、科学地利用能源，提高能源的利用率．由于温室效应和资源短缺等问题，如何降低大气中的CO2含量并加以开发利用，引起了全社会的普遍关注．
（1）科学家们提出利用工业废气中的CO2可制取甲醇．已知在常温常压下，反应的热化学方程式：①CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）△H1=-90kJ?mol-1；②CO（g）+H2O（g）═CO2（g）+H2（g）△H2=-41kJ?mol-1，写出由二氧化碳、氢气制备甲醇的热化学方程式：______．
（2）在体积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和2.5molH2在图1示条件下测得CO2和CH3OH（g）的物质的量随时间变化如图所示．
①从反应开始到平衡，平均反应速率v（H2）=______；
②反应的平衡常数K=______；
③下列对二氧化碳、氢气制备甲醇的有关叙述正确的是______（填字母）．
A．升高温度正反应速率减慢，逆反应速率加快
B．当3v正（H2）=v逆（CO2）时，该反应达到了平衡状态
C．将H2O（g）从体系中分离出来，可提高CO2和H2的转化率
D．再充入1molCO2和3molH2，可使n（CH3OH）/n（CO2）增大
（3）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图2所示的燃料电池装置．
①该电池工作时，OH-向______极移动（填“正”或“负”），该电池正极的电极反应式为：______．
②以该燃料电池作为电源，电解精炼铜．若粗铜中含锌、银、金等杂质，则通电一段时间后，阳极减少的质量将（填“大于”、“等于”或“小于”）______阴极增加的质量．当阴极质量增加64g时，该燃料电池理论上需消耗O2的体积为______L（标准状况下）．
参考答案：（1）根据盖斯定律和已知热化学方程式：①CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）△H1=-90kJ?mol-1；②CO（g）+H2O（g）═CO2（g）+H2（g）△H2=-41kJ?mol-1，可知二氧化碳、氢气制备甲醇的热化学方程式可由①-②得出，即：CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H2=-49kJ?mol-1；
故答案为：CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H2=-49kJ?mol-1；
（2）①由图可知，10min到达平衡，平衡时甲醇的浓度变化为0.75mol/L，v（CH3OH）=0.075mol/（L?min），
由方程式CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O可知：v（H2）=3v（CH3OH）=3×0.075mol/（L?min）=0.225mol/（L?min），
故答案为：0.225mol/（L?min）；
②CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）
起始浓度 1 2.5 0 0
转化浓度 0.75 2.25 0.75 0.75
平衡浓度 0.25 0.25 0.75 0.75
则该反应的平衡常数k=c（CH3OH）c（H2O）/c（CO2）c3（H2）=144；
故答案为：144；
③A．升高温度，正、逆反应速率都加快；故A错误；
B．当该反应达到平衡状态时，v正（H2）=3v逆（CO2）；故B错误；
C．将H2O（g）从体系中分离出来，减小生成物的浓度，平衡右移，可提高CO2和H2的转化率；故C正确；
D．再充入1molCO2和3molH2，相当于充入1molCO2和2.5molH2达平衡后再通入0.5molH2．等效为在定温定压达平衡后增大压强再增大H2的浓度，平衡向正反应移动，CO2的转化率增大，CH3OH的产率提高；则n（CH3OH）/n（CO2）增大，故D正确；
故答案为：CD；
（3）①该燃料电池工作时，阴离子向负极移动，因为氧气在碱性电解质溶液中得电子，所以电池正极的电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，
故答案为：负；O2+2H2O+4e-=4OH-；
②阳极上金属锌、铜都失电子发生氧化反应，阴极上铜离子得电子发生还原反应而析出铜，根据转移电子守恒以及锌比铜相对原子质量大但价态相同，可知A电极上质量减少的量大于B极质量增加的量；当阴极质量增加64g铜时，根据电子守恒：n（Cu）×2=n（O2）×4，得n（O2）=0.5mol，V（O2）=11.2L
故答案为：大于； 11.2．
本题解析：
本题难度：一般
2、选择题 氯原子对O3分解有催化作用：Cl+O3=ClO+O2 △H1；ClO+O=Cl+O2 △H2大气臭氧层的分解反应是：O+O3=2O2 △H，该反应的能量变化示意图如图所示：下列叙述中，正确的是（ ）
A．反应O+O3=2O2的△H=E1-E3
B．O+O3=2O2是放热反应
C．△H=△H1+△H2
D．大气层中的臭氧无法再生
参考答案：BC
本题解析：
本题难度：简单
3、填空题 已知：（1）P4（s，白磷）+ 5O2(g) == P4O10（s） △H1＝－2983．2 kJ/mol
（2）
?
则白磷转化为红磷的热化学方程式_____________________ 。 相同的状况下，能量较低的是________；白磷的稳定性比红磷___________（填“高”或“低”）。
参考答案：P4（s，白磷）==4P(s,红磷) △H＝－29．2kJ/mol；红磷；低
本题解析：
本题难度：一般
4、填空题 已知：2Al (s)+3/2O2（g）=== Al2O3(s) △H= -1 644.3 kJ·mol-1
2Fe (s) +3/2O2（g）=== Fe2O3(s) △H= -815.88 kJ·mol-1 试写出铝粉与氧化铁粉末发生铝热反应的热化学方程式______________________。
参考答案：2Al(s)+Fe2O3(s)==Al2O3(s) +2Fe(s)；△H=-828.42 kJ·mol-1
本题解析：
本题难度：一般
5、简答题 二甲醚（CH3OCH3）是一种高效、清洁，具有优良环保性能的新型燃料．工业上制备二甲醚时在催化反应室中（压强2.0～10.0MPa，温度230～280℃）进行的反应为：
①CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H1=-90.7kJ?mol-1，
②2CH3OH（g）?CH3OCH3（g）+H2O（g）△H2=-23.5kJ?mol-1，
③CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H3=-41.2kJ?mol-1，
（1）催化反应室中总反应3CO（g）+3H2（g）?CH3OCH3（g）+CO2（g）的△H=______．
（2）在温度和容积不变的条件下发生反应①，能说明该反应达到化学平衡状态的依据是______（多选扣分）．
a．容器中压强保持不变；b．混合气体中c（CO）不变；c．v正（CO）=v逆（H2）；d．c（CH3OH）=c（CO）
（3）在2L的容器中加入amo1CH3OH（g）发生反应②，达到平衡后若再加入amo1CH3OH（g）重新达到平衡时，CH3OH的转化率______（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（4）850℃时在一体积为10L的容器中通入一定量的CO和H2O（g）发生反应③，CO和H2O（g）浓度变化如图所示．
①0～4min的平均反应速率υ（CO）=______．
②若温度不变，向该容器中加入4mo1CO、2mo1H2O、3mo1CO2（g）和3mo1H2（g），起始时D正______V逆（填“＜”、“＞”或“=”），请结合必要的计算说明理由______．
参考答案：（1）①CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H1=-90.7kJ?mol-1，
②2CH3OH（g）?CH3OCH3（g）+H2O（g）△H2=-23.5kJ?mol-1，
③CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H3=-41.2kJ?mol-1，
依据盖斯定律①×2+②+③：3CO（g）+3H2（g）?CH3OCH3（g）+CO2（g）的△H=-246.1KJ/mol；
故答案为：3CO（g）+3H2（g）?CH3OCH3（g）+CO2（g）的△H=-246.1KJ/mol；
（2）CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g），反应是气体体积减小的放热反应；
a．反应前后气体体积变化，容器中压强保持不变，证明反应达到平衡，故a正确；
b．平衡状态的标志是物质浓度 保持不变，混合气体中c（CO）不变说明反应达到平衡，故b正确；
c．依据化学方程式反应达到平衡时2v正（CO）=v逆（H2）证明反应达到平衡，故C错误；
d．反应过程中c（CH3OH）=c（CO）说明剩余一氧化碳和生成甲醇浓度相同，但不能证明正逆反应速率相同，故d错误；
故答案为：ab；
（3）在2L的容器中加入amo1CH3OH（g）发生反应②，反应前后气体体积不变，达到平衡后若再加入amo1CH3OH（g）相当于增大压强，平衡不变，CH3OH的转化率不变
故答案为：不变；
（4）①图象分析平衡后一氧化碳浓度变化为0.2mol/L-0.08mol/L=0.12mol/L；V（CO）=0.12mol/L4min=0.03mol/L?min；
故答案为：0.03mol/L?min；
②若温度不变，向该容器中加入4mo1CO、2mo1H2O、3mo1CO2（g）和3mo1H2（g），Qc=0.3，mol/L×0，3mol/L0.4mol/L×0.2mol/L=98，K=0.12mol/L×0.12mol/L0.08mol/L×0.18mol/L=1
因为Qc＞K，平衡左移，V正＜V逆
故答案为：＜；因为Qc＞K，平衡左移，所以V正＜V逆．
本题解析：
本题难度：一般