Question

（15分）研究碳及其化合物有重要意義。

（1）科學(xué)家用CO2和H2生產(chǎn)甲醇做燃料。

已知：甲醇的燃燒熱ΔH= -726.5kJ/mol；氫氣的燃燒熱ΔH= -285.8kJ/mol；

則常溫常壓下，CO2(g)和H2(g)反應(yīng)生成CH3OH(l)的熱化學(xué)方程式 。

（2）460℃時，在4L密閉容器中充入1mol CO2和3.25mol H2，在一定條件下反應(yīng)，測得CO2和CH3OH(g)的物質(zhì)的量隨時間的變化關(guān)系如圖所示。

①從反應(yīng)開始到3min時，H2O(g)的平均反應(yīng)速率 ，

②下列措施中既能加快反應(yīng)速率又能使H2的轉(zhuǎn)化率增大的是 ，

A、使用更有效的催化劑

B、在原容器中再充入1mol CO2

C、在原容器中再充入1mol He

D、縮小容器的體積

E、將甲醇及時分離出來

③若該反應(yīng)的焓變?yōu)棣�H，則下列示意圖正確且能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是________。

④該條件下，此反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為 。

（3）科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，還可以用電催化法將CO2還原為碳氫化合物。原理如下圖所示（電解質(zhì)溶液是一種鉀鹽）。若CxHy為C2H4，則該原理的總反應(yīng)式為為： 。

（4）已知

化學(xué)式	電離平衡常數(shù)
HCN	K=4.9×10-10
H2CO3	K1=4.3×10-7、K2=5.6×10-11

①25℃時，測得HCN和NaCN的混合溶液的pH=11，則c(HCN)/c(CN-)=_________。

②向NaCN溶液中通入少量CO2，則發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：________________。

Answer 1

（15分）．

（1）CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l) ΔH= -130.9 kJ/mol （2分）

（2）①0.042mol/(l·min) （1分） ，②BD （2分），③BE （2分），④36 （2分）；

（3）2CO2+ 2H2O =C2H4+3O2 （2分）

（4）①2.0×10-2 （2分），②CN-+ CO2+ H2O =HCN+ HCO3- （2分）

【解析】

試題分析：（1）甲醇燃燒的熱化學(xué)方程式是CH3OH(l)+3/2O2(g)= CO2(g)+ 2H2O(l) ΔH= -726.5kJ/mol，氫氣燃燒的熱化學(xué)方程式是H2(g)+1/2O2(g)= H2O(l) ΔH= -285.8kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律，將氧氣消去，下式乘以3減去上式可得氫氣與二氧化碳反應(yīng)生成甲醇的熱化學(xué)方程式，答案為CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l) ΔH= -130.9 kJ/mol；

（2）①從反應(yīng)開始到3min時，甲醇的物質(zhì)的量增加0.50mol，則水蒸氣的物質(zhì)的量也增加0.50mol，所以H2O(g)的平均反應(yīng)速率是0.50mol/4L/3min=0.042 mol/(l·min)；

②A、使用催化劑，只能加快反應(yīng)速率，不能改變平衡，所以氫氣的轉(zhuǎn)化率不變，錯誤；B、在原容器中再充入1mol CO2，則反應(yīng)物的濃度增大，反應(yīng)速率加快，同時平衡正向移動，則氫氣的轉(zhuǎn)化率增大，正確；C、在原容器中再充入1mol He，則容器的壓強增大，但各物質(zhì)的濃度不變，反應(yīng)速率和平衡都不變，錯誤；D、縮小容器的體積，則壓強增大，反應(yīng)速率加快，同時平衡正向移動，氫氣的轉(zhuǎn)化率增大，正確，答案選BD；

③A、氫氣的起始物質(zhì)的量不是0，與題意不符，錯誤；B、二氧化碳的轉(zhuǎn)化率逐漸增大，達到平衡時，不再增大，正確；C、因為是恒容條件，氣體的密度始終不變，不能判斷為平衡狀態(tài)，錯誤；D、一個化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)物與生成物的狀態(tài)有關(guān)，所以反應(yīng)熱始終不變，錯誤；E、該反應(yīng)是氣體的物質(zhì)的量發(fā)生變化的可逆反應(yīng)，所以氣體的平均相對分子質(zhì)量也發(fā)生變化，達到平衡時，不再變化，正確，答案選BE；

④根據(jù)圖像可知，平衡時甲醇的物質(zhì)的量是0.75mol，二氧化碳的物質(zhì)的量是0.25mol，則水蒸氣的物質(zhì)的量是0.75mol，氫氣的物質(zhì)的量是3.25-0.75×3=1mol，根據(jù)平衡常數(shù)的定義，則該條件下的平衡常數(shù)K=(0.75/4)2/(1/4))30.25/4=36；

（3）根據(jù)電子的移動方向可知，銅極為陰極，鉑極為陽極，陰極是二氧化碳得到電子與氫離子結(jié)合為乙烯和水，陽極是水失去電子，生成氧氣和氫離子，所以總反應(yīng)是二氧化碳與水反應(yīng)生成乙烯和氧氣，化學(xué)方程式是2CO2+ 2H2O =C2H4+3O2；

（4）①因為HCN的電離常數(shù)K=4.9×10-10=c(H+) c(CN-)/ c(HCN)，pH=11，則c(H+)=10-11mol/L，則c(HCN)/c(CN-)= c(H+)/K=2.0×10-2；

②向NaCN溶液中通入少量CO2，根據(jù)表中酸的電離常數(shù)可知，酸性：H2CO3＞HCN＞HCO3-，所以NaCN和碳酸氫鈉，不會再生成碳酸鈉和HCN，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaCN+H2O+CO2=HCN+NaHCO3，

考點：考查蓋斯定律的應(yīng)用，化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷，化學(xué)平衡移動的應(yīng)用，電離常數(shù)的應(yīng)用