Question

合理利用資源，降低碳的排放，實施低碳經濟是今后經濟生活主流方向。
⑴下列措施不利于有效減少二氧化碳排放的是     。
A．植樹造林，保護森林，保護植被
B．加大對煤和石油的開采，并鼓勵使用石油液化氣
C．推廣使用節能燈和節能電器，使用空調時夏季溫度不宜設置過低，冬天不宜過高
D．倡導出行時多步行和騎自行車，建設現代物流信息系統，減少運輸工具空駛率
⑵科學家致力于二氧化碳的“組合轉化”技術研究，如將CO₂和H₂以1∶4比例混合通入反應器，適當條件下反應可獲得一種能源。完成以下化學方程式：CO₂＋4H₂       ＋2H₂O。
⑶CO₂合成生產燃料甲醇（CH₃OH）是碳減排的新方向。進行如下實驗：某溫度下在1 L的密閉容器中，充2 mol CO₂和6 mol H₂，發生：CO₂(g)+3H₂(g )CH₃OH(g)+H₂O(g)能判斷該反應已達化學反應限度標志的是      （填字母）。
A．CO₂百分含量保持不變
B．容器中H₂濃度與CO₂濃度之比為3:1
C．容器中混合氣體的質量保持不變
D．CO₂生成速率與CH₃OH生成速率相等
現測得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如左下圖所示。從反應開始到平衡，氫氣的平均反應速率v（H₂）=          mol/（L·min）。
   
⑷CO在催化作用下也能生成甲醇：CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)；已知密閉容器中充有10 mol CO與20 mol H₂，CO的平衡轉化率（α）與溫度、壓強的關系如右上圖所示。
①若A、C兩點都表示達到的平衡狀態，則自反應開始到達平衡狀態所需的時間t_A        t_C（填“大于”、“小于”或“等于”）。
②若A、B兩點表示在某時刻達到的平衡狀態，此時在A點時容器的體積為V_AL，則A、B兩點時容器中，n(A)_總︰n(B)_總=          。
⑸以KOH為電解質的甲醇燃料電池總反應為：2CH₃OH+3O₂+4KOH= 2K₂CO₃+6H₂O，通入甲醇的電極為燃料電池的負極，正極發生的電極反應式為                    。

Answer 1

⑴B   ⑵CH₄    ⑶AD    0.375  ⑷①大于       ②5:4 ⑸O₂+2H₂O+4e^—=4OH^—

試題分析：（1）A、植樹造林，保護森林，保護植被，可以吸收CO₂，減少CO₂的排放，A正確；B、石油和煤等均是化石燃料，不可再生，因此加大對煤和石油的開采，并鼓勵使用石油液化氣是不正確的，B不正確；C、推廣使用節能燈和節能電器，使用空調時夏季溫度不宜設置過低，冬天不宜過高，有利于節能減排，C正確；D、倡導出行時多步行和騎自行車，建設現代物流信息系統，減少運輸工具空駛率，有利于節能減排，D正確，答案選B。
（2）根據原子守恒可知，反應中另外一種生成物是甲烷，即CO₂＋4H₂CH₄＋2H₂O。
（3）在一定條件下，當可逆反應的正反應速率和逆反應速率相等時（但不為0），反應體系中各種物質的濃度或含量不再發生變化的狀態，稱為化學平衡狀態，則A、CO₂百分含量保持不變可以說明反應達到平衡狀態，A正確；B、平衡時濃度不再發生變化，但各物質的濃度之間不一定相等或滿足某種關系，因此容器中H₂濃度與CO₂濃度之比為3:1不能說明反應達到平衡狀態，B不正確；C、根據質量守恒定律可知容器中混合氣體的質量始終保持不變，不能說明達到平衡狀態，C不正確；D、CO₂生成速率與CH₃OH生成速率相等滿足反應速率之比是相應的化學計量數之比，且反應速率是相反的，因此可以說明達到平衡狀態，D正確，答案選AD；根據圖像可知反應進行到12min時達到平衡狀態，此時生成甲醇的濃度是1.5mol/L。所以根據方程式可知消耗氫氣的濃度是1.5mol/L×3＝4.5mol/L，所以氫氣表示的反應速率為4.5mol/L÷12min＝0.375 mol/（L·min）。
（4）①升高溫度，反應速率增大，反應開始到達平衡狀態所需的時間要少，所以反應開始到達平衡狀態所需的時間t_A大于t_C；
②A點CO的轉化率為0.5，則參加反應的CO為10mol×0.5=5mol，則：
CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）氣體物質的量減少
1                                                   2
5mol                                            10mol
故A點平衡時，混合氣體總的物質的量=10mol+20mol-10mol=20mol
B點CO的轉化率為0.7，則參加反應的CO為10mol×0.7=7mol，則：
CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）氣體物質的量減少
1                                    2
7mol                               14mol
故B點平衡時，混合氣體總的物質的量=10mol+20mol-14mol=16mol
故A、B兩點時容器內總氣體的物質的量之比n（A）：n（B）=20mol：16mol=5：4。
（5）原電池中負極失去電子發生氧化反應，正極得到電子發生還原反應，所以在該原電池中氧氣在正極通入，電解質溶液顯堿性，則正極電極反應式為O₂+2H₂O+4e^—＝4OH^—。