Question

【題目】Ⅰ. CH3OH是一種無色有刺激性氣味的液體，在生產生活中有重要用途，同時也是一種重要的化工原料。

(1)已知CH3OH(g)＋1/2O2(g) CO2(g)＋2H2(g)的能量變化如圖所示，下列說法正確的是______(填字母)。

a．CH3OH轉變成H2的過程是一個吸收能量的過程

b．H2的生成速率與CH3OH的消耗速率之比為1∶2

c．化學變化不僅有新物質生成，同時也一定有能量變化

d．1 mol H—O鍵斷裂的同時2 mol C===O鍵斷裂，則反應達最大限度

(2)某溫度下，將5molCH3OH和2molO2充入2L的密閉容器中，經過4min反應達到平衡，測得c(O2)＝0.2mol·L－1,4min內平均反應速率v(H2)＝________________，則CH3OH的轉化率為___________。

Ⅱ.在恒溫條件下將一定量X和Y的混合氣體通入一容積為2 L的密閉容器中，X和Y兩物質的濃度隨時間變化情況如下圖。

(1)該反應的化學方程式為(反應物或生成物用符號X、Y表示)______________________________。

(2)a、b、c、d四個點中，表示化學反應處于平衡狀態的點是___________。

Ⅲ.當電極a為Al，電極b為Mg，電解質溶液為氫氧化鈉溶液時，該電池的正極為________，負極的電極反應式為_______________________________。當反應中收集到標準狀況下224 mL氣體時，消耗的a電極質量為________g。

Answer 1

【答案】cd 0.8 mol·L－1·min－1 64% Y2X bd Mg Al-3e-+4OH-= AlO2-+2H2O 0.18

【解析】

(1)從所給圖示判斷出該反應為放熱反應。（2）利用化學反應速率定義式和轉化率的定義式進行直接計算。（3）從圖示中找出兩種物質的變化配比，寫出可逆反應方程式。

I．（1）由圖可知，反應物總能量大于生成物總能量，反應為放熱反應，a項錯誤；

化學反應速率之比等于化學計量數之比，氫氣生成速率與甲醇消耗速率之比為2：1，b項錯誤；

物質不同，含有的能量不同，物質改變，能量必然變化，所以任何化學反應，在發生物質變化的同時，必伴隨著能量的變化，c項正確；

當有1 mol H-O鍵斷裂的同時2 mol C=O鍵斷裂，說明V正=V逆，即可逆反應達到了平衡，d項正確；所以答案選擇cd項；

（2）平衡時氧氣濃度為0.2mol·L－1，則O2反應消耗的量為：2mol-2L×0.2mol·L－1=1.6mol，甲醇消耗的量為3.2mol，則生成氫氣的量為：1.6mol×4=6.4mol，故v(H2)=(6.4mol÷2L)÷8min=0.8mol·L－1·min－1；甲醇的轉化率為(3.2mol÷5mol)×100％=64％；

II．（1）由0~25min兩種物質濃度變化可知消耗0.8mol的X可生成0.4mol的Y，則反應方程式為：Y2X；

（2）觀察圖示可以看出，b、d兩點物質濃度不再發生變化，反應處于平衡狀態；

III．注意電解質為氫氧化鈉溶液，則反應物質為鋁，作負極，該電池的正極為Mg；負極鋁的電極反應式為：Al-3e-+4OH-= AlO2-+2H2O；標準狀況下224mL氣體的物質的量為0.01mol，根據反應方程式2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，可計算出消耗的鋁的物質的量為0.01÷3×2mol，其質量為27g/mol×0.01÷3×2mol=0.18g。