Question

【題目】實現 “節能減排” 和“低碳經濟”的一項重要課題就是如何將CO2轉化為可利用的資源。目前工業上有一種方法是用CO2來生產燃料甲醇。一定條件下發生反應：

CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)，下圖1表示該反應過程中能量(單位為kJ·mol-1)的變化：

（1）關于該反應的下列說法中，正確的是____________(填字母)。

A.△H＞0，△S＞0 B.△H＞0，△S＜0

C.△H＜0，△S＜0 D.△H＜0，△S＞0

（2）為探究反應原理，現進行如下實驗，在體積為l L的密閉容器中，充入l mol CO2和4mol H2，一定條件下發生反應：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)，測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如上圖2所示。

①從反應開始到平衡，CO2的平均反應速率v(CO2)＝_________；

②下列措施中能使化學平衡向正反應方向移動的是___________(填字母)。

A.升高溫度B.將CH3OH(g)及時液化抽出C.選擇高效催化劑D.再充入l molCO2和4 molH2

（3）25℃，1.01×105Pa時，16g 液態甲醇完全燃燒，當恢復到原狀態時，放出363.3kJ的熱量，寫出該反應的熱化學方程式：_____________。

（4）選用合適的合金為電極，以氫氧化鈉、甲醇、水、氧氣為原料，可以制成一種以甲醇為原料的燃料電池，此電池的負極的電極反應式是：______________。

Answer 1

【答案】C0.075mol/（Lmin）BDCH3OH（l）+O2（g）→CO2（g）+2H2O（l） △H=﹣726.6kJ/molCH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O．

【解析】試題分析：本題二氧化碳的綜合利用為載體考查化學反應的方向，化學反應速率和化學平衡，熱化學方程式的書寫，原電池原理的應用、電極反應式的書寫等，題目難度中等。結合相關基礎知識進行作答。

（1）依據反應和圖象分析判斷：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g），氣體的物質的量減少，反應是熵減少的反應△S＜0；反應物能量高于生成物的能量，判斷反應是放熱反應，△H＜0，故答案為C。

（2）①二氧化碳是反應物隨反應進行濃度減小，甲醇是生成物，隨反應進行濃度增大；10nim內達到平衡，生成甲醇濃度為0.75mol/L，二氧化碳濃度變化了0.75mol/L，則：①v（CH3OH）=0.075mol/L÷10min=0.075mol/（Lmin ）；②A、反應是放熱反應，升溫平衡逆向進行；故A錯誤；B、將CH3OH（g）及時液化抽出，減小生成物的量，平衡正向進行，故B正確；C、選擇高效催化劑只能改變速率，不改變化學平衡，故C錯誤；D、再充入l molCO2和4molH2，增大壓強平衡正向進行，故D正確；選BD。

（3）25℃，1.01×105Pa時，16g（物質的量為16g÷32g/mol=0.5mol）液態甲醇完全燃燒，當恢復到原狀態時，放出363.3kJ的熱量，則1mol甲醇完全燃燒恢復到原狀態時，放出熱量726.6kJ，故甲醇燃燒熱的熱化學方程式為CH3OH（l）+3/2O2（g）→CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣726.6kJ/mol。

（4）以氫氧化鈉、甲醇、水、氧氣為原料制成的燃料電池，甲醇在負極上發生氧化反應生成碳酸根和水，結合溶液的酸堿性利用原子守恒和電荷守恒配平，負極的電極反應式是CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O。