微专题十三化学反应原理综合题型研究【知识网络】(本专题对应学生用书第7383页)【能力展示】能力展示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)的燃烧热ΔH分别为-285.8kJ·mol-1、-283.0kJ·mol-1和-726.5kJ·mol-1。请回答下列问题：(1)用太阳能分解10mol水消耗的能量是kJ。(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。(3)在容积为2L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，考察温度对反应的影响，实验结果如下图所示(注：T1、T2均大于300℃)。下列说法正确的是(填序号)。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)=AAntmol·L-1·min-1②该反应在T1时的平衡常数比T2时的小③该反应为放热反应④处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时23(H)(CH)nnOH增大(4)在T1温度时，将1molCO2和3molH2充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，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。(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、正极的反应式为。理想状态下，该燃料电池消耗1mol甲醇所能产生的最大电能为702.1kJ，则该燃料电池的理论效率为(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能释放的全部能量之比)。〖答案〗(1)2858(2)CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(l)ΔH=-443.5kJ·mol-1(3)③④(4)1-α2(5)答案2CH3OH+2H2O-12e-2CO2↑+12H+3O2+12H++12e-6H2O96.6%〖解析〗(1)由题所给信息可知：H2(g)+12O2(g)H2O(l)ΔH=-285.8kJ·mol-1①CO(g)+12O2(g)CO2(g)ΔH=-283.0kJ·mol-1②CH3OH(l)+32O2(g)CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-726.5kJ·mol-1③由方程①可知，H2O(l)H2(g)+12O2(g)ΔH=+285.8kJ·mol-1，故分解10mol水需要吸收2858kJ的能量。(2)③-②即可得到目标反应：CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(l)ΔH=-443.5kJ·mol-1。(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；温度为T1时，从反应开始到平衡，生成甲醇的物质的量为nAmol，此时甲醇的物质的量浓度为2Anmol·L-1，所以生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)=2AAntmol·L-1·min-1，①错；因为温度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n(H2)增大，④正确。(4)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)起始/mol：1300转化/mol：α3ααα平衡/mol：1-α3-3ααα所以平衡时压强与起始压强之比为(4-2α)∶4=(2-α)∶2。(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2CH3OH-12e-+2H2O2CO2↑+12H+，正极的电极反应式为3O2+12e-+12H+6H2O；甲醇的燃烧热是-726.5kJ·mol-1，所以该燃料电池的理论效率为702.1726.5×100%=96.6%。2．(2012·新课标Ⅰ卷)Ⅰ.(26题节选)与MnO2-Zn电池类似，K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应式为，该电池总反应的离子方程式为。Ⅱ.(27题节选)光气(COCl2)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途，工业上采用高温下将CO与Cl2在活性炭催化下合成。(1)工业上利用天然气(主要成分为CH4)与CO2进行高温重整制备CO，已知CH4、H2和CO的燃烧热(ΔH)分别为-890.3kJ·mol-1、-285.8kJ·mol-1和-283.0kJ·mol-1，则生成1m3(标准状况)CO所需热量为。(2)COCl2的分解反应为COCl2(g)Cl2(g)+CO(g)ΔH=+108kJ·mol-1。反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化如下图所示(第10min到14min的COCl2浓度变化曲线未示出)。①计算反应在第8min时的平衡常数K=。②比较第2min反应温度T(2)与第8min反应温度T(8)的高低：T(2)(填“<”、“>”或“=”)T(8)。③若12min时反应于温度T(8)下重新达到平衡，此时c(COCl2)=mol·L-1。④比较产物CO在2~3min、5~6min和12~13min时平均反应速率[平均反应速率分别以v(23)、v(56)、v(1213)表示...
