Question

【題目】（1）甲醇(CH3OH)是重要的溶劑和替代燃料，工業上用CO和H2在一定條件下制備CH3OH的反應為：CO(g)+2H2(g)= CH3OH(g)，在體積為1L的恒容密閉容器中，充入2 molCO和4molH2，一定條件下發生上述反應，測得CO(g)和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示。

①從反應開始至達到平衡，用氫氣表示的平均反應速率υ(H2)=_______mol/(L·min)

②下列說法正確的是______(填字母序號)。

A．達到平衡時，CO的轉化率為75%

B．5min后容器中混合氣體的平均相對分子質量不再改變

C．達到平衡后，再充入氬氣，反應速率減小

D．2min前υ(正)>υ(逆)，2min后υ(正)<υ(逆)

③該條件下反應的平衡常數K=______。

（2）已知：I．CO的燃燒熱為△H=－283.0kJ·mol－1

II．H2O(1)=H2O (g) △H=+44.0 kJ·mol－1

III．2CH3OH(g)+CO2(g)CH3OCOOCH3(g)+ H2O(g) △H=－15.5 kJ·mol－1

則①2CH3OH(g)+CO(g)+O2(g)CH3OCOOCH3(g)+ H2O( l) △H=_____。

②對于可逆反應2CH3OH(g)+CO(g)+ O2(g)CH3 OCOOCH3(g)+H2O(1)采取以下措施可以提高CH3OCOOCH3產率的是____(填字母)

A．降低體系的溫度 B．壓縮容器的體積

C．減少水量 D．選用適當的催化劑

（3）比亞迪雙模電動汽車使用高鐵電池供電。高鐵電池的總反應為：3Zn(OH)+2Fe(OH)3+4KOH 3Zn+2K2 FeO4+8H2O，則充電時的陽極反應式為_______。

（4）若往20mL0.0lmol/L的弱酸HNO2溶液中逐滴加入一定濃度的燒堿溶液，測得混合溶液的溫度變化如下圖所示，下列有關說法正確的是______(填序號)。

①該燒堿溶液的濃度為0.02mol/L

②該燒堿溶液的濃度為0.01mol/L

③HNO2的電離平衡常數：b點>a點

④從b點到c點，混合溶液中一直存在：c(Na+)>c(NO2－)>c(OH－)>c(H+)

Answer 1

【答案】0.6 AB 3 -342.5 kJ·mol－1 AB Fe(OH)3-3e-+5OH-= FeO42-+4H2O ②③

【解析】

（1）①根據速率定義式求算。

② A.根據三段式求算。

B.反應前后氣體質量不變，氣體物質的量變化，5min后反應達到平衡狀態，容器中混合氣體的平均相對分子質量不再改變。

C. 達到平衡后，再充入氬氣，總壓增大分壓不變，速率不變。

D.2min前后反應未達到平衡狀態，反應正向進行，υ(正)>υ(逆)。

③根據平衡常數K=c(CH3OH)/[c(CO)c2(H2)]求算。

（2）①根據蓋斯定律求算。

②2CH3OH(g)+CO(g)+ O2(g)CH3 OCOOCH3(g)+H2O(1) △H=-342.5 kJ·mol－1，提高CH3OCOOCH3產率，需使平衡右移。

（3）充電時陽極上失去電子發生氧化反應。

（4）①②HNO2是弱酸，亞硝酸電離是吸熱過程，酸堿中和反應是放熱反應，當恰好完全中和時放熱最多，根據此確定c(NaOH)。

③電離是吸熱，溫度越高電離平衡常數越大。

④當c(NaOH)較大時，可能出現c(Na+)>c(OH－) >c(NO2－)>c(H+)。

（1）①從反應開始至達到平衡，υ(CO)=(1.5mol/L)/5min=0.3mol/(Lmin)，υ(H2)= 2υ(CO)=0.6 mol/(L·min)，故答案為：0.6。

② A. CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)

起(mol) 2 4 0

轉(mol) 1.5 3 1.5

平(mol) 0.5 1 1.5

達到平衡時，CO的轉化率為(1.5mol÷2mol)×100％=75%，故A正確；

B.反應前后氣體質量不變，氣體物質的量變化，5min后反應達到平衡狀態，容器中混合氣體的平均相對分子質量不再改變，故B正確；

C. 達到平衡后，再充入氬氣，總壓增大分壓不變，速率不變，故C錯誤；

D.2min前后反應未達到平衡狀態，反應正向進行，υ(正)>υ(逆)，故D錯誤；

故選AB。

③該條件下反應的平衡常數K=c(CH3OH)/c(CO)c2(H2)= 1.5/(0.5×12)=3，故答案為：3。

（2）①I．根據CO的燃燒熱為△H=－283.0kJ·mol－1，得出CO(g)+1/2O2(g)= CO2(g) △H=－283.0kJ·mol－1①,

II．H2O(1)=H2O (g) △H=+44.0 kJ·mol－1，②

III．2CH3OH(g)+CO2(g)CH3OCOOCH3(g)+ H2O(g) △H=－15.5 kJ·mol－1③

根據蓋斯定律，①-②+③得到2CH3OH(g)+CO(g)+O2(g)CH3OCOOCH3(g)+ H2O( l)，△H=-342.5 kJ·mol－1，故答案為：-342.5 kJ·mol－1。

②2CH3OH(g)+CO(g)+ O2(g)CH3 OCOOCH3(g)+H2O(1) △H=-342.5 kJ·mol－1，提高CH3OCOOCH3產率，需使平衡右移，

A. 降低體系的溫度，平衡右移，故A正確；

B. 壓縮容器的體積，相當于增大壓強，平衡右移，故B正確；

C.水的濃度是個定值，故C錯誤；

D. 催化劑只能改變反應速率，不能使平衡移動，故D錯誤；

故選AB。

（3）高鐵電池的總反應為：3Zn(OH)+2Fe(OH)3+4KOH 3Zn+2K2 FeO4+8H2O，充電時陽極上失去電子發生氧化反應，故陽極反應式為：Fe(OH)3-3e-+5OH-= FeO42-+4H2O，故答案為：Fe(OH)3-3e-+5OH-= FeO42-+4H2O。

（4）①HNO2是弱酸，亞硝酸電離是吸熱過程，酸堿中和反應是放熱反應，當恰好完全中和時放熱最多，c(NaOH)=(0.02L×0.01mol/L)/0.02L=0.01mol/L，故①錯誤，②正確；

③電離是吸熱，溫度越高電離平衡常數越大，所以HNO2的電離平衡常數：b點>a點，故③正確；

④從b點到c點，當c(NaOH)較大時，可能出現c(Na+)>c(OH－) >c(NO2－)>c(H+)，故④錯誤；

故選②③。