综合题14.0分
化学

发展洁净煤技术、利用CO2制备清洁能源等都是实现减碳排放的重要途径。

21.将煤转化成水煤气的反应:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)可有效提高能源利用率,若在上述反应体系中加入催化剂(其他条件保持不变),此反应的△H ________(填“增大”、“减小”或“不变”),判断的理由是________。

22.CO2制备甲醇:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)   ΔH=-49.0 kJ·mol-1

在体积为1 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,测得CO2(g) 和CH3OH(g) 浓度随时间变化如右图所示。

① 该反应化学平衡常数K的表达式是________。

② 0~9min时间内,该反应的平均反应速率ν(H2) =________。

③ 在相同条件下,密闭容器的体积缩小至0.5 L时,此反应达平衡时放出的热量(Q)可能是________(填字母序号)kJ。

a.  0 < Q < 29.5   

b. 29.5 < Q < 36.75    

c.36.75 < Q < 49     

d. 49 < Q < 98 

④ 在一定条件下,体系中CO2的平衡转化率(α)与LX的关系如右图所示,LX 分别表示温度或压强。

i.  X表示的物理量是      

ii. 判断L1L2的大小关系,并简述理由:      

23.利用铜基催化剂光照条件下由CO2和H2O制备CH3OH的装置示意图如下图所示,该装置工作时H+移向      极(填“a”或“b”),阴极的电极反应式是      

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

不变 加入催化剂后反应物和生成物的总能量不变

解析

加入催化剂后,不能改变反应物和生成物的总能量,所以△H不变,故答案为不变;

加入催化剂后反应物和生成物的总能量不变。

考查方向

本题主要考查了电解池化学反应速率化学平衡。

解题思路

加入催化剂后,不能改变反应物和生成物的总能量;

易错点

1、电极方程式书写。

2、外界条件对平衡的影响。

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

① K =

② 0.25 mol•L-1•min-1

③  c

④ i.温度   ii.L1>L2   温度一定时,增大压强,CO2平衡转化率增大

解析

①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的平衡常数表达式为K=,故答案为K =

②由图中可知,△c (CH3OH)=0.75mol/L,则△c (H2)=3△c (CH3OH)=0.75mol/L *3=2.25mol/L,则V(H2)=△c/t=2.25/9=0.25 mol·L-1·min-1,故答案为   0.25 mol·L-1·min-1

③当体积为1L时,△n(CH3OH)=0.75mol,由 CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)   ΔH=-49.0 kJ·mol-1可知,此时放出的热量Q为0.75*49=36.75kJ,当体积压缩至0.5L时,增大压强,平衡会向正反应方向移动,物质反应的量会增加,则放出的热量会更多,但由于反应是可逆反应,物质不能完全转化,所以放出的热量值应小于49.0 kJ,所以Q值的范围应是36.75 < Q <

考查方向

本题主要考查了电解池化学反应速率化学平衡。

解题思路

①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的平衡常数表达式为K=

②由图中可知,△c (CH3OH)=0.75mol/L,则△c (H2)=3△c (CH3OH)=0.75mol/L *3=2.25mol/L,则V(H2)=△c/t=2.25/9=0.25 mol·L-1·min-1

③当体积为1L时,△n(CH3OH)=0.75mol,由 CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)   ΔH=-49.0 kJ·mol-1可知,此时放出的热量Q为0.75*49=36.75kJ,当体积压缩至0.5L时,增大压强,平衡会向正反应方向移动。

④ i、由图可知,随着X的增大,CO2的平衡转化率是减小的;

易错点

1、电极方程式书写。

2、外界条件对平衡的影响。

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

①a  

②CO2 + 6H+ + 6e- == CH3OH + H2O

解析

由图可知,装置为电解池,a为阴极,b为阳极,则H+应向阴极a的方向移动,阴极发生的反应为甲醇在酸性条件下得电子生成二氧化碳,电极反应式为CO2 + 6H+ 6e- == CH3OH + H2O,故答案为①  a  ②  CO2 + 6H+ 6e- == CH3OH + H2O;

考查方向

本题主要考查了电解池化学反应速率化学平衡。

解题思路

由图可知,装置为电解池,a为阴极,b为阳极

易错点

1、电极方程式书写。

2、外界条件对平衡的影响。