2020-2022北京高二(下)期末数学汇编：原电池.docx

2020-2022北京高二（下）期末化学汇编
原电池
一、单选题
1．（2020·北京·中央民族大学附属中学高二期末）下列电池工作时，O2在正极得电子的是(　　)
A
B
C
D

锌锰电池
铅蓄电池
氢氧燃料电池
镍镉电池
A．A B．B C．C D．D
2．（2020·北京·中央民族大学附属中学高二期末）如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是(　　)

A．电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的负极
B．该原电池的总反应为2Fe3+＋Cu=Cu2+＋2Fe2+
C．电极Ⅱ的电极反应为Cu2+＋2e-=Cu
D．盐桥中装有含琼胶的氯化钾饱和溶液，其作用是传递电子
3．（2020·北京·景山学校高二期末）微型银锌纽扣电池的电极分别是 Ag2O 和 Zn，电解质溶液为 KOH 溶液，总反应式为Ag2O+H2O+Zn===Zn(OH)2+2Ag。下列说法正确的是(　　)
A．Zn 是正极，Ag2O 是负极
B．Ag2O 是正极，Zn 是负极
C．工作时，电池负极区溶液 pH 增大
D．工作时，电子由 Ag2O 极经外电路流向 Zn 极
4．（2020·北京·101中学高二期末）铅蓄电池反应原理为：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)，下列说法正确的是(　　)
A．放电时，正极附近pH 减小
B．充电时，铅蓄电池的负极连接电源的正极
C．放电时，负极的电极反应式为：Pb－2e－=Pb2+
D．充电时，阴极的电极反应式为：PbSO4＋2e－=Pb＋
5．（2020·北京·人大附中高二期末）有关如图所示原电池的叙述，正确的是（       ）(盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼脂)

A．该原电池工作时，盐桥中的K+会移向CuSO4溶液
B．取出盐桥后，电流计的指针依然保持偏转
C．铜片上有气泡逸出
D．反应前后铜片质量不改变
6．（2020·北京通州·高二期末）下列有关电池的说法不正确的是(　　)
A．手机上用的锂离子电池属于二次电池
B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极
C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能
D．锌锰干电池中，锌电极是负极
7．（2020·北京·人大附中高二期末）肼（N2H4）—空气燃料电池是一种环保型碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30%的KOH溶液。电池总反应为：N2H4＋O2＝N2＋2H2O。下列关于该燃料电池工作时的说法正确的是(　　)
A．正极的电极反应式是：O2＋4H＋＋4e－→2H2O
B．负极的电极反应式是：N2H4＋4OH－－4e－→4H2O＋N2
C．溶液中阴离子向正极移动
D．放电后电解质溶液的碱性增强
二、填空题
8．（2020·北京医学院附属中学高二期末）Cl2、漂白液(有效成分为 NaClO)在生产、生活中广泛用于杀菌、消毒。
(1)电解 NaCl 溶液生成Cl2的化学方程式是________________。
(2)Cl2溶于H2O、NaOH 溶液即获得氯水、漂白液。
①干燥的氯气不能漂白物质，但氯水却有漂白作用，说明起漂白作用的物质是_____。
②25℃，Cl2与H2O、NaOH 的反应如下：
反应Ⅰ
Cl2+H2OCl-+H++HClO K1=4.510-4
反应Ⅱ
Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O K2=7.51015
解释不直接使用氯水而使用漂白液做消毒剂的原因_____。(3)家庭使用漂白液时，不宜直接接触铁制品，漂白液腐蚀铁的电极反应为：Fe-2e-=Fe2+；ClO-发生的电极反应式为____________。

(4)研究漂白液的稳定性对其生产和保存有实际意义。30℃时，pH=11 的漂白液中NaClO 的质量百分含量随时间变化如下：
比较分解速率 v(I)、 v(II)的大小关系_____，原因是_____。
三、实验题
9．（2020·北京市第二中学通州校区高二期末）利用如下实验探究铁钉在不同溶液中的吸氧腐蚀。
实验装置
实验编号
浸泡液
pH
氧气浓度随时间的变化

i
H2O
7

ii
1.0mol·L-1NH4Cl
5
iii
0.5mol·L11(NH4)2SO4
5
iv
1.0mol·L-1NaCl
7
v
0.5mol·L-1Na2SO4
7
通过以上实验判断下列说法正误：
⑬i与iv、v比较说明盐溶液可以加快吸氧腐蚀速率_____
⑭ii与iii、iv与v比较说明吸氧腐蚀速率与阴离子种类无关_____
⑮向实验v溶液中加入少量(NH4)2SO4固体，吸氧腐蚀速率加快_____
⑯向实验ii溶液中加等体积的0.5mol·L-1(NH4)2SO4，吸氧腐蚀速率一定加快_____
四、判断题
10．（2020·北京市第二中学通州校区高二期末）2020年6月23日9时43分北斗系统第五十五颗导航卫星暨北斗三号最后一颗全球组网卫星成功发射！执行本次发射任务的长三乙运载火箭加装的常规燃料为偏二甲肼（C2H8N2）和四氧化二氮。偏二甲肼和四氧化二氮也可以作为燃料电池的两极反应物。二者反应的产物均对环境不产生污染。根据以上信息判断下列说法正误：
①偏二甲肼是有机物，其中氮元素化合价为-3_____
②生成1molCO2转移8mol电子_____
③偏二甲肼与四氧化二氮的反应是放热反应_____
④该燃料电池中偏二甲肼是负极反应物_____
五、原理综合题
11．（2020·北京延庆·高二期末）氮元素的单质及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
(1)已知：反应i：N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) △H＝－92.4kJ/mol
反应ii：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H＝－483.6kJ/mol
则氨气完全燃烧生成氮气和水蒸气的热化学方程式_____。
(2)已知反应i断开1mol化学键所需的能量见下表：

N≡N
H—H
N—H
键能/kJ·mol－1
945
436
？
则断开1molN－H键所需的能量是_______kJ
(3)如图表示反应i在500℃、60.0MPa条件下，原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根据图中M点数据计算N2的平衡体积分数______；该反应的化学平衡常数K的表达式______。

(4)如图是合成氨反应平衡混合气中NH3的体积分数随温度或压强变化的曲线，图中L(L1、L2)、X分别代表温度或压强。其中X代表的是______(填“温度”或“压强”)；判断L1、L2的大小关系并说明理由_______。

(5)电化学气敏传感器可用于检测环境中NH3的含量，其工作原理如图所示：

①反应消耗NH3和O2的物质的量之比为____。
②a极的电极反应式为______。
12．（2020·北京医学院附属中学高二期末）用 CO2 生产绿色燃料甲醇时发生反应 A：CO2(g)＋3H2(g)⇌ CH3OH(g)+H2O(g)
(1)2CH3OH(g) + 3O2 (g)=2CO2(g) +4H2O(g)    △H= -1365.0kJ/mol
H2(g)+O2 (g) =H2O(g) △H= -241.8 kJ/mol
CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)的反应热△H=_________。(写出计算过程)
(2)在体积为 1 L 的恒容密闭容器中发生反应 A，下图是在三种投料[n(CO2)和n(H2)分别为1mol，3mol；1mol，4mol 和 1mol，6mol]下，反应温度对CO2平衡转化率影响的曲线。

①曲线c对应的投料是_____。
②T1℃时，曲线a对应的化学平衡常数是_____。(写出计算过程，计算结果保留小数点后两位)。
③500℃时，反应A 的平衡常数K=2.5，T1℃_____500℃(填“高于”、“低于”或“等于”)。
(3)甲醇/过氧化氢燃料电池的工作原理示意图如下：

①d电极上发生的是_____(填“氧化”或“还原”)反应。
②物质b是_____(填化学式)。
③写出c电极的电极反应式_____。
13．（2020·北京·101中学高二期末）CO2 可用于合成多种化工原料。用 CO2 生产绿色燃料甲醇时发生反应A： CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)＋H2O(g)    ΔH1
(1)反应 A 的平衡常数表达式是_____。在恒温恒容的密闭容器中进行该反应，下列说法正确的是_____(填字母)。
A．反应达到平衡时，容器的总压强不再改变
B．加入合适的催化剂，可以提高 CO2 的转化率
C．将初始投料增加 1 倍，可以提高CO2 的转化率
D．充入一定量的He 气，可以提高CO2 的转化率
(2)在体积为 1 L 的恒容密闭容器中发生反应 A，如图是在三种投料，即[n(CO2)，n(H2)]分别为：[1mol，3mol]、[1mol，4mol]、[1mol，6mol]下，反应温度对 CO2 平衡转化率影响的曲线。

① 反应 A 的ΔH1_____0(填“>”或“<”)。
② 曲线 c 对应的投料是_____。
③ T1℃时，曲线c 对应的化学平衡常数_____1(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(3)在一定条件下，利用 CO2 合成 CH3OH 的反应过程中会有副反应：CO2(g) + H2(g)⇌CO(g) + H2O(g)。压强一定时，将初始投料比一定的 CO2 和H2 按一定流速通过催化剂甲，经过相同时间(反应均未达到平衡)时，温度对 CH3OH、CO 的产率影响如图 1 所示，温度对 CO2 的转化率影响如图 2 所示。

由图象可知，升高温度，CO2的实际转化率提高而甲醇的产率降低，其原因是_____。
(4)以 CO2 和 H2O 为原料合成 CH4，可以借助氮化镓(GaN)与 Cu 组成的人工光合系统， 装置如图所示。

① GaN 电极上的电极反应式是_____。
② 当有 0.4mol 电子转移时，铜电极上生成的CH4在标准状况下的体积是_____L。
14．（2020·北京丰台·高二期末）工业上利用CO2和H2反应生成甲醇，也是减少CO2的一种方法。在容积为 1L 的恒温密闭容器中充入1mol CO2和3mol H2，一定条件下发生反应： CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)＋H2O(g)△H＝－49.0 kJ/mol，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示：

(1)达到平衡的时刻是_________min(填“3”或“10”)。在前10min内，用CO2浓度的变化表示的反应速率υ(CO2)＝_________mol/(L· min)。
(2)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_________。
a.容器内压强不变    b.混合气体中c(CO2)不变   c.υ(CH3OH)＝υ(H2O)    d.c(CH3OH)＝c(H2O)
(3)达平衡后，H2的转化率是_________。平衡常数 K ＝_________(计算结果保留一位小数)。为了提高H2的转化率，可采取_________(填“增大”或“减小”)CO2浓度的措施。
(4)工业上也可用 CO 和H2合成甲醇
已知：①CO(g) + O2(g) = CO2(g)  △H1＝-283.0 kJ/mol
②H2(g) + O2(g) = H2O(g)   △H2＝-241.8 kJ/mol
③CH3OH(g) + O2(g) = CO2(g)+2H2O(g)   △H3＝-673kJ/mol
则反应CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(g)△H＝_________kJ/mol
(5)如图是甲醇燃料电池原理示意图，电池正极的电极反应式为：_________。

参考答案
1．C
【详解】A．锌锰电池中，O2不参与反应，A项错误；
B．铅蓄电池中，O2不参与反应，B项错误；
C．氢氧燃料电池的总反应是2H2＋O2=2H2O，因而正极是O2得电子发生还原反应，C项正确；
D．镍镉电池中，O2不参与反应，D项错误。
答案选C。
2．B
【详解】在该原电池中，存在自发的氧化还原反应2Fe3+＋Cu=Cu2+＋2Fe2+，故电极Ⅱ是负极，电极反应式为Cu-2e-=Cu2+，电极Ⅰ是正极，电极反应式为Fe3+＋e-=Fe2+。
A． 电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的正极，故A错误；
B． 该原电池的总反应为2Fe3+＋Cu=Cu2+＋2Fe2+，故B正确；
C． 电极Ⅱ的电极反应为Cu-2e-=Cu2+，故C错误；
D． 盐桥中装有含琼胶的氯化钾饱和溶液，其作用是传递阴、阳离子，而不是电子，故D错误；
故选B。
3．B
【分析】根据电池反应式Ag2O+H2O+Zn===Zn(OH)2+2Ag知，Zn失电子的物质作负极，Ag2O得电子的物质作正极，原电池放电时，电子从负极沿导线流向正极；根据电池电极附近氢氧根离子浓度的变化判断溶液pH值的变化
【详解】A．电池反应式Ag2O+H2O+Zn===Zn(OH)2+2Ag中，较活泼的金属锌失去电子发生氧化反应，所以锌作负极，氧化银得电子发生还原反应，所以氧化银作正极，A错误；
B．锌作负极，氧化银作正极，B正确；
C．原电池放电时，负极上锌失电子和氢氧根离子反应生成氢氧化锌，导致负极附近氢氧根离子浓度降低，溶液的pH值减小，C错误；
D．原电池放电时，电子从负极沿导线流向正极，所以该原电池放电时，电子从锌沿导线流向氧化银，D错误；
答案选B。
4．D
【详解】A．放电时，该装置是原电池，原电池的正极材料是PbO2，PbO2得电子，发生还原反应，其电极反应为PbO2+4H++SO42-+2e-=2H2O+PbSO4，消耗H+，pH增大，故A错误；
B．充电时，该装置是电解池，铅蓄电池的负极与外加电源的负极相连，为阴极，发生还原反应，即PbSO4+2e-═Pb+SO42-，故B错误；
C．放电时，该装置是原电池，原电池的负极材料是铅，铅失电子发生氧化反应，其电极反应为Pb+SO42--2e-=PbSO4，故C错误；
D．在充电时，该装置是电解池，阴极上硫酸铅得电子发生还原反应，即PbSO4+2e-═Pb+SO42-，故D正确；
答案为D。
5．A
【详解】A.原电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，盐桥中的K+会移向CuSO溶液，故A正确；
B.取出盐桥后，不是闭合回路，没有电流产生，电流计不发生偏转，故B错误；
C. Cu为正极，发生还原反应Cu2++2e- =Cu，析出Cu，故C错误；
D. Cu为正极，发生还原反应Cu2++2e- =Cu，析出Cu附着在Cu电极上，故铜片质量增加，故D错误；
答案选 A。
6．B
【详解】A项，手机锂离子电池可以多次充放电，因此是二次电池，故A项正确；
B项，铜锌原电池工作的时候，锌作负极，铜作正极，电子应该是从锌电极经导线流向铜电极，故B项错误；
C项，甲醇燃料电池就是将甲醇内部的化学能转化为电能的装置，故C项正确；
D项，锌的化学性质比锰要活泼，因此锌锰干电池中锌是负极，故D项正确。
答案选B。
7．B
【分析】根据原电池工作原理进行分析，负极上失去电子，发生氧化反应，正极上得到电子，发生还原反应，溶液中的阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，电子从负极经外电路流向正极。
【详解】A、电解质溶液为KOH，因此正极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，故A错误；
B、通肼一极为负极，电解质溶液为碱性，因此负极反应式为N2H4＋4OH－－4e－=4H2O＋N2，故B正确；
C、根据原电池工作原理，阴离子向负极移动，故C错误；
D、根据电池总反应，反应过程中生成H2O，稀释KOH，碱性减弱，故D错误。
【点睛】书写电极反应式是本题的难点，电池电极反应式，判断出电解质溶液的酸碱性，一般情况下，如果溶液为酸性，负极上生成H＋，正极上消耗H＋，如果为碱性，负极上消耗OH－，正极上生成OH－。
8．     2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH     HClO     K2>K1，反应Ⅱ的有效成分比反应Ⅰ的有效成分大，氯气转化为NaClO更充分，且NaClO比HClO更稳定     ClO-+2e-+H2O=Cl-+2OH-     >     在相同条件下，次氯酸钠的浓度越大，其分解速率越大
【分析】
电解NaCl溶液的方程式为：2NaCl+2H2O H2↑+Cl2↑+2NaOH；氯水具有漂白性，原因是氯水中含有具有强氧化性的次氯酸；漂白液的有效成分为次氯酸钠，使用时，其与空气中的二氧化碳结合生成次氯酸从而起到漂白的作用；次氯酸不稳定易分解，不便于运输，而把次氯酸转化为次氯酸钠，次氯酸钠稳定，便于运输；根据图象的趋势和数据可知，在相同条件下，次氯酸钠的浓度越大，其分解速率越大。
【详解】
(1)电解NaCl溶液可生成氢气、氯气和氢氧化钠，方程式为：2NaCl+2H2O H2↑+Cl2↑+2NaOH；
(2)①氯水中含有盐酸和次氯酸，氯气和盐酸都不具有漂白性，具有漂白性的是次氯酸(HClO)；
②氯水和漂白液的有效成分分别为HClO、NaClO，根据平衡常数K2>K1，确定漂白液的有效成分更多，并且NaClO比HClO更稳定，所以不直接使用氯水而使用漂白液做消毒剂；
(3)Fe-2e-=Fe2+应为负极反应，则正极反应中ClO-得电子被还原，方程式为：ClO-+2e-+H2O=Cl-+2OH-；
(4)根据漂白液中NaClO 的质量百分含量随时间变化图可知Ⅰ的次氯酸钠的含量大于Ⅱ的，浓度越大反应速率越大，则v(Ⅰ)>v(Ⅱ)。
9．     正确     错误     正确     错误
【详解】⑬由图像中的信息可知，i与iv、v比较，前者单位时间内氧气浓度的变化量较小，氧气消耗得越快，说明吸氧腐蚀速率越快，因此，可以说明盐溶液可以加快吸氧腐蚀速率，⑬正确；
⑭ii与iii、iv与v比较，仅阴离子种类不同，但是其腐蚀速率明显不同，说明吸氧腐蚀速率与阴离子种类有关，⑭不正确；
⑮由图像可知，在相同条件下，硫酸铵溶液的腐蚀速率明显快于硫酸钠溶液，因此，向实验v溶液中加入少量(NH4)2SO4固体，吸氧腐蚀速率加快，⑮正确；
⑯向实验ii溶液中加等体积的0.5mol·L-1(NH4)2SO4，两种溶质的物质的量浓度均变为原来的一半，虽然铵根离子浓度与原溶液相同，但是氯离子的浓度变小了，故吸氧腐蚀速率减小，⑯不正确。
10．     错误     正确     正确     正确
【详解】偏二甲肼和四氧化二氮也可以作为燃料电池的两极反应物。二者反应的产物均对环境不产生污染，则反应产物为CO2、N2和H2O，该反应的化学方程式为C2H8N2+2N2O4®2CO2+3N2+4H2O。
①偏二甲肼（C2H8N2）是有机物，其结构简式为(CH3)2N-NH2），其中两个氮原子之间形成一对共用电子对，该共价键为非极性键，其他的共价键均为极性键，由于在该有机物中N元素的非金属性最强，故其化合价为-2，①不正确；
②C2H8N2+2N2O4®2CO2+3N2+4H2O，该反应中，N2O4是氧化剂，其中N由+4降低到0，C2H8N2是还原剂，电子转移的数目是16e-，因此生成1molCO2转移8mol电子，②正确，；
③偏二甲肼和四氧化二氮也可以作为燃料电池的两极反应物，因此偏二甲肼与四氧化二氮的反应是放热反应，③正确；
④燃料在燃料电池的负极发生氧化反应，所以该燃料电池中偏二甲肼是负极反应物，④正确；
11．     4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)    △H=－1266kJ/mol     390.9     8%          压强     L1＜L2合成氨的反应是放热反应，压强相同时，温度升高，平衡逆向移动，氨的体积分数减小     4:3     2NH3–6e－+6OH－=N2+6H2O
【分析】根据盖斯定律，反应热计算式回答问题，相同条件下，气体体积比等于气体物质的量之比，通过三段式计算平衡体积分数；根据原电池原理判断正负极，负极发生氧化反应。
【详解】(1)根据盖斯定律，氨气完全燃烧生成氮气和水蒸气的热化学方程式4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H=92.4×2kJ/mol－483.6×3kJ/mol=－1266kJ/mol。
(2)根据△H=反应物键能-生成物键能可知，断开1molN－H键所需的能量是kJ。
(3)根据图中M点数据，此时氮气和氢气的投料比为1：4，氨气的平衡体积分数为40%，设反应前氮气加入了1mol，氢气加入了4mol，平衡时反应消耗了氮气xmol，根据反应N2+3H2⇌2NH3列三段式：

平衡时氨气的体积分数为，x=，即N2的平衡体积分数；该反应的化学平衡常数K的表达式为。
(4)合成氨反应为放热反应，反应正方向气体体积减小，故保持L不变，观察其中一条曲线，随着X增大，氨气的体积分数增大，说明反应正向移动，根据勒夏特列原理，X为压强，L为温度；L1＜L2，合成氨的反应是放热反应，压强相同时，温度升高，平衡逆向移动，氨的体积分数减小。
(5)根据图象，氨气反应生成氮气，氮化合价升高，发生氧化反应，为负极；氧气所处b电极发生还原反应，为正极。
①反应总方程为4NH3+3O2=2N2+6H2O ，反应消耗NH3和O2的物质的量之比为4：3。
②a极为负极，发生氧化反应，电极反应式为2NH3–6e－+6OH－=N2+6H2O。
【点睛】本题注意反应热公式中，△H=反应物键能-生成物键能，生成1mol氨气形成3molN－H键。
12．     -42.9kJ/mol     n(CO2)=1mol，n(H2)=6mol     0.52     高于     还原     H2O2     CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+
【分析】根据盖斯定律：②×3-×①得到焓变的值；当其他条件不变时，增大反应物氢气的浓度，平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大，根据相同温度下的转化率数值确定曲线；根据a曲线的转化率和“三段式”计算平衡常数；反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，判断温度；根据氢离子的移动方向确定正负极，并写出电极反应。
【详解】(1)2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) △H= -1365.0kJ/mol
H2(g)+O2(g)=H2O(g) △H= -241.8 kJ/mol
根据盖斯定律：②×3-×①得：
CO2(g)+3H2(g) ⇌CH3OH(g)+H2O(g) △H=-42.9kJ/mol；
(2)①当其他条件不变时，增大反应物氢气的浓度，平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大，由题给图象知相同温度下，曲线c二氧化碳的平衡转化率最大，故曲线c对应的投料是n(CO2)=1mol，n(H2)=6mol；
②曲线a对应的投料是n(CO2)=1mol，n(H2)=3mol，T1℃时，二氧化碳的平衡转化率为60%，列出反应的“三段式”

容器的体积为1L，各物质的平衡浓度分别为：c(CO2)=0.4mol/L，c(H2)=1.2mol/L，c(CH3OH)=0.6mol/L，c(H2O)=0.6mol/L，代入平衡常数表达式计算，K==0.52，T1℃时，曲线a对应的化学平衡常数是0.52；
③由(1)知反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，若500℃时 ，反应A的平衡常数K=2.5，T1℃高于500℃。
(3)①由甲醇/过氧化氢燃料电池的工作原理示意图知，氢离子移向d电极，d电极为电池的正极，发生的是还原反应；
②物质b在d电极上发生还原反应，物质b是H2O2；
③c电极为电池的负极，甲醇在该电极上反应氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为CH3OH-6e-+ H2O=CO2+6H+。
【点睛】由甲醇/过氧化氢燃料电池中存在质子交换膜，故溶液为酸性，需要写出酸性条件下的电极反应，为易错点。
13．          AC     ＜     [1mol，6mol]     小于     升高温度，反应 B(副反应)的速率比反应(A)快     2H2O－4e－=O2+4H+     1.12
【分析】根据可逆反应化学方程式写出平衡常数表达式，由影响平衡移动的因素判断移动的方向；根据题中图示，判断反应放热还是吸热；根据化学平衡“三段式”计算平衡常数；根据题中图1和图2，分析CO2转化率升高而CH3OH产率减小原因；根据题图所给信息，判断正负极，写出电极反应，由电子守恒和电极反应计算CH4的体积(标况)。
【详解】(1)由CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)＋H2O(g) 反应可知，平衡常数表达式为K= ，答案为。
A．由CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)＋H2O(g) 反应可知，是一个气体体积缩小的反应，总压强是一个变量，若反应达到平衡时，各物质的量不再变化，容器的总压强也不再改变，故A正确；
B．加入合适的催化剂，可以改变达到平衡的时间，但不影响平衡移动，CO2的转化率不变，故B错误；
C．将初始投料增加 1 倍，相当于增大压强，此反应是一个气体体积缩小的反应，平衡向右移动，可以提高CO2的转化率，故C正确；
D．充入一定量的He 气，由于整个体系恒温恒容，对平衡体系无影响，故D错误；
答案为AC。
(2)①由题中图示可知，随着温度升高，CO2的平衡转化率减小，则平衡逆向移动，升高温度，向吸热方向移动，故该反应正反应放热反应，ΔH1＜0；答案为＜。
②当其他条件不变时，增大反应物氢气的浓度，平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大，由题给图象知相同温度下，曲线c二氧化碳的平衡转化率最大，故曲线c对应的投料是n(CO2)=1mol，n(H2)=6mol；答案为n(CO2)=1mol，n(H2)=6mol。
③曲线c对应的投料是n(CO2)=1mol，n(H2)=6mol，T1℃时，二氧化碳的平衡转化率为65%，转化的二氧化碳为0.65mol，容器体积为1L，则：则平衡常数K==＜1；答案为小于。
(3)因为A：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) △H1＜0，升高温度，平衡逆向移动，CH3OH的产率减小，符合图1，温度升高，而一氧化碳产率增大，可判断副反应B：CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)平衡正向移动，△H2＞0，所以升高温度时副反应B：CO2(g) + H2(g)⇌CO(g) + H2O(g) △H2＞0，速率比A更快，平衡正向移动，CO2转化率更大，对于A来说，平衡逆向移动，CH3OH的产率减小；答案为升高温度，反应 B(副反应)的速率比反应A快。
(4)①根据装置图，铜电极上通入了CO2，生成了CH4，C元素化合价降低，得到电子发生还原反应，作正极，CaN表面水失电子生成氧气，O元素的化合价升高，发生氧化反应，作负极，则电极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+；答案为2H2O-4e-=O2↑+4H+。
②Cu作正极，电极反应为CO2+8e-+8H+=CH4↑+2H2O，当有 0.4mol 电子转移时，铜电极上生成的CH4在标准状况下的体积V(CH4)==1.12L；答案为1.12。
14．     10     0.075     ab     75%     5.3     增大     -93.6    
【详解】(1)达到平衡时是物质的浓度保持不变而不是相等，故平衡的时刻是10min，在前10min内，用 CO2浓度的变化表示的反应速率 υ(CO2)＝，故答案为：10  0.075
(2) a.该反应的正反应气体分子数减小，建立平衡过程中气体分子物质的量是变化的，在恒容容器中，容器内的压强是变化的，故容器内压强不变能说明反应达到平衡状态；
b.混合气体中c(CO2)不变是反应达到平衡状态的特征；
c.υ(CH3OH)＝υ(H2O) 没有指明反应速率的方向，不能说明正、逆反应速率相等，不能说明反应达到平衡状态；
d.从正反应开始建立平衡的过程中c(CH3OH)与c(H2O)始终相等，c(CH3OH)与c(H2O)不能说明反应达到平衡状态；
故答案为：ab；
(3)通过化学平衡三段式进行计算，可知：
H2的转化率=；平衡常数 ；增大一种反应物的浓度，另一种反应物的转化率增大，故为了提高 H2 的转化率，可采取增大CO2 浓度，故答案为：75%  5.3  增大；
(4) ①CO(g) + O2(g) = CO2(g)  △H1＝-283.0 kJ/mol
②H2(g) + O2(g) = H2O(g)   △H2＝-241.8 kJ/mol
③CH3OH(g) + O2(g) = CO2(g)+2H2O(g)  △H3＝-673 kJ/mol
根据盖斯定律，将①+2×②-③即得到反应 CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(g) ，故答案为：-93.6；
(5)根据甲醇燃料电池原理示意图，电解质是NaOH溶液，故电池正极的电极反应式为：，故答案为：。

第14页/共14页
学科网（北京）股份有限公司