微专题十三 化学反应原理综合题型研究 <br />【知识网络】 <br /> (本专题对应学生用书第7383页) <br />【能力展示】 <br />能力展示 <br />1．(2011·新课标Ⅰ卷)科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反 <br />应生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃 <br />烧热ΔH分别为-285.8 kJ·mol-1、-283.0 kJ·mol-1和-726.5 kJ·mol-1。请回答下列问题： <br />(1) 用太阳能分解10 mol水消耗的能量是 kJ。 <br />(2) 甲 醇 不 完 全 燃 烧 生 成 一 氧 化 碳 和 液 态 水 的 热 化 学 方 程 式 为 <br />。 <br />(3) 在容积为2 L的密闭容器中，由CO2和H2合成甲醇，在其他条件不变的情况下，考察温 <br />度对反应的影响，实验结果如下图所示(注：T1、T2均大于300 ℃)。 <br />下列说法正确的是 (填序号)。 <br />①温度为T1时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)= mol·L-1·min-1 <br />②该反应在T1时的平衡常数比T2时的小 <br />③该反应为放热反应 <br />④处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时 增大 <br />(4) 在T1温度时，将1 mol CO2和3 mol H2充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后， <br />若CO2的转化率为α，则平衡时容器内的压强与起始压强之比为 。 <br />(5) 在直接以甲醇为燃料的电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为 <br />、 <br />正极的反应式为 。 <br />理想状态下，该燃料电池消耗1 mol甲醇所能产生的最大电能为702.1 kJ，则该燃料电池的 <br />理论效率为 (燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所 <br />能释放的全部能量之比)。 <br />〖答案〗(1) 2 858 <br />A <br />A <br />n <br />t <br />2 <br />3 <br />(H ) <br />(CH ) <br />n <br />n OH <br /> (2) CH3OH(l)+O2(g) CO(g)+2H2O(l) <br />ΔH=-443.5 kJ·mol-1 <br /> (3) ③④ <br /> (4) 1- <br /> (5) 答案2CH3OH+2H2O-12e- 2CO2↑+12H+ <br />3O2+12H++12e- 6H2O 96.6% <br />〖解析〗(1) 由题所给信息可知： <br />H2(g)+ O2(g) H2O(l) <br />ΔH=-285.8 kJ·mol-1 ① <br />CO(g)+ O2(g) CO2(g) <br />ΔH=-283.0 kJ·mol-1 ② <br />CH3OH(l)+ O2(g) CO2(g)+2H2O(l) <br />ΔH=-726.5 kJ·mol-1 ③ <br />由方程①可知，H2O(l) H2(g)+ O2(g) ΔH=+285.8 kJ·mol-1，故分解10 mol水需要吸收2 <br />858 kJ的能量。 <br />(2) ③-②即可得到目标反应：CH3OH(l)+O2(g) CO(g)+2H2O(l) ΔH=-443.5 kJ·mol-1。 <br />(3) CO2和H2合成甲醇的化学方程式为CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)，由图像可知B <br />点先达到平衡，因此温度T2>T1，温度高平衡时甲醇的物质的量反而低，说明正反应是放 <br />热反应，升高温度平衡逆向移动，不利于甲醇的生成，平衡常数减小，即②错、③正确； <br />温度为T1时，从反应开始到平衡，生成甲醇的物质的量为nA mol，此时甲醇的物质的量浓 <br />度为 mol·L-1，所以生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)= mol·L-1·min-1，①错；因为 <br />温度T2>T1，所以A点的反应体系从T1变到T2时，平衡会逆向移动，即n(CH3OH)减小而 <br />n(H2)增大，④正确。 <br />α <br />2 <br />1 <br />2 <br />1 <br />2 <br />3 <br />2 <br />1 <br />2 <br />2 <br />An <br />2 <br />A <br />A <br />n <br />t <br />(4) CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) <br />起始/mol： 1 3 0 0 <br />转化/mol： α 3α α α <br />平衡/mol： 1-α 3-3α α α <br />所以平衡时压强与起始压强之比为(4-2α)∶4 =(2-α)∶2。 <br />(5) 在甲醇燃料电池中，甲醇失去电子，氧气得到电子，所以负极的电极反应式为 <br />2CH3OH-12e-+2H2O 2CO2↑+12H+ ，正极的电极反应式为3O2+12e-+12H+ 6H2O；甲醇 <br />的燃烧热是-726.5 kJ·mol-1，所以该燃料电池的理论效率为 ×100%=96.6%。 <br />2．(2012·新课标Ⅰ卷) <br />Ⅰ. (26题节选)与MnO2-Zn电池类似，K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作 <br />为正极材料，其电极反应式为 ，该电池总反 <br />应的离子方程式为 。 <br />Ⅱ.(27题节选)光气(COCl2)在塑料、制革、制...
