Question

倡導“低碳經(jīng)濟”．降低大氣中CO₂的含量，有利于解決氣候變暖的環(huán)境問題．

（1）工業(yè)上可用CO₂來生產(chǎn)燃料甲醇．反應原理為：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H＜0．一定溫度下，在體積為2L的恒容密閉容器中，充入2molCO₂和6molH₂．一定條件下發(fā)生反應：測得CO₂和CH₃OH的濃度隨時間變化如圖1所示．
①達到平衡時，CO₂的轉(zhuǎn)化率=

 

②從反應開始到平衡．氫氣的平均反應速率V（H₂）=

 

mol/（L?min）．
③容器內(nèi)的平衡壓強與起始壓強之比為

 

④保持容器容積不變，下列措施中能使平衡體系中）

n(CH3OH)

n(CO2)

增大的是

 

A．升高溫度
B．充入He（g），使體系壓強增大
C．將H₂O（g）從體系中分離出來
D．再充入1molCO₂和3molH₂
⑤某同學依據(jù)甲醇燃燒的反應原理，設計如圖2所示的電池裝置，a、b均為惰性電極．使用時，空氣從

 

口通入（填“A”或“B”）：a極的電極反應式為

 

（2）將一定量的CO₂氣體通入NaOH溶液中，再向所得溶液中逐滴加入鹽酸，邊加邊振蕩至過量，產(chǎn)生的氣體與HCl物質(zhì)的量關系如圖3所示（忽略氣體的溶解和HCl的揮發(fā)）．請回答：O點溶液中溶質(zhì)的化學式

 

，a點溶液中各離子濃度由大到小的順序是

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,原電池和電解池的工作原理,化學平衡的影響因素

專題：化學平衡專題

分析：（1）CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始量（mol/L）  1        3         0         0
起始量（mol/L）  0.75     2.25     0.75     0.75
平衡量（mol/L）  0.25     0.75      0.75     0.75
①轉(zhuǎn)化率=

消耗量

起始量

×100%
②V=

△c

△t

計算
③氣體壓強之比等于氣體物質(zhì)的量之比計算；
④要使

n(CH3OH)

n(CO2)

增大，應使平衡向正反應方向移動；
⑤燃料電池中燃料做負極發(fā)生氧化反應，空氣在正極發(fā)生還原反應；
（2）Na₂CO₃跟鹽酸的反應是分步進行的：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，由圖象可知生成二氧化碳消耗的HCl的物質(zhì)的量小于從反應到開始產(chǎn)生二氧化碳階段消耗的HCl，故溶液中溶質(zhì)為NaOH、Na₂CO₃．

解答： 解：（1）CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始量（mol/L）  1        3         0         0
起始量（mol/L）  0.75    2.25      0.75     0.75
平衡量（mol/L）  0.25      0.75     0.75     0.75
①達到平衡時，CO₂的轉(zhuǎn)化率=

0.75mol/L

1mol/L

×100%=75%，故答案為：75%；
②氫氣的平均反應速率V（H₂）=

△c

△t

2.25mol/L

10min

=0.225mol?L^-1?min^-1，故答案為：0.225；
③容器內(nèi)的平衡壓強與起始壓強之比=氣體物質(zhì)的量之比=（0.25+0.75+0.75+0.75）×2：8=5：8，故答案為：5：8；
④要使

n(CH3OH)

n(CO2)

增大，應使平衡向正反應方向移動，
A．因正反應放熱，升高溫度平衡向逆反應方向移動，則

n(CH3OH)

n(CO2)

減小，故A錯誤；
B．充入He（g），使體系壓強增大，但對反應物質(zhì)來說，濃度沒有變化，平衡不移動，

n(CH3OH)

n(CO2)

不變，故D錯誤．故B錯誤；
C．將H₂O（g）從體系中分離，平衡向正反應方法移動，

n(CH3OH)

n(CO2)

增大，故C正確；
D．再充入1molCO₂和3molH₂，增大反應物濃度，平衡向正反應方向移動，則

n(CH3OH)

n(CO2)

增大，故D正確．
故答案為：CD；
⑤圖中電子流出的一端為負極，空氣應從B口通入，a極為負極，甲醇是電子生成碳酸鹽，電極反應為CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；
故答案為：B；CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；
（2）分析圖乙，3～5的反應為HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，此時消耗鹽酸2mol，1～3肯定發(fā)生CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，該反應應消耗2molHCl，而此時消耗3molHCl，則肯定含有NaOH，反應至a點溶液為NaHCO₃，溶液呈堿性，存在離子濃度：c（Na⁺）＞c（Cl^-）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）＞c（CO₃^2-），
故答案為：NaOH和Na₂CO₃；c（Na⁺）＞c（Cl^-）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）＞c（CO₃^2-）．

點評：本題考查了化學平衡的分析應用，主要是平衡常數(shù)、反應速率影響因素的理解應用和計算分析，原電池原理，電解質(zhì)溶液中離子濃度大小比較的知識綜合應用，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．