（12分）能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。工业上合成甲醇的反应为：CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g)；ΔH

（1）已知，该反应在300℃，5MPa条件下能自发进行，则ΔH    0，△S   0 （填“＜，＞或＝”）。

（2）在300℃，5MPa条件下，将0.20mol的 CO与0.58mol H₂的混合气体充入2L密闭容器发生反应，反应过程中甲醇的物质的量浓度随时间的变化如图所示。

①在0～2min内，以H₂表示的平均反应速率为       mol·L^-1·s^-1。

②列式计算300℃时该反应的平衡常数K =                                  。

③300℃时，将0.50mol CO、1.00mol H₂和1.00 molCH₃OH充入容积为2L的密闭容器中，此时反应将        。

A．向正方向移动   B．向逆方向移动   C．处于平衡状态  D．无法判断

④下列措施可增加甲醇产率的是         

A．压缩容器体积                B．将CH₃OH(g)从体系中分离

C．充入He，使体系总压强增大   D．再充入0.20mol CO和0.58mol H₂

（3）若其它条件不变，使反应在500℃下进行，在图中作出甲醇的物质的量浓度随时间的变化的示意图。

【解析】（1）根据反应的特点可知△S小于0，因为反应在300℃，5MPa条件下能自发进行，所以根据△G＝△H－T·△S可知反应是放热反应。

（2）①反应速率通常用单位时间内浓度的变化量来表示，根据图像可知反应进行到2min时甲醇

的浓度不再发生变化，平衡时甲醇的物质的量是0.04mol，则消耗氢气是0.08mol，所以在0～2min

内，以H₂表示的平均反应速率为。

②平衡时氢气的浓度是，CO的平衡浓度是

,所以该温度下的平衡常数为。

③300℃时，将0.50mol CO、1.00mol H₂和1.00 molCH₃OH充入容积为2L的密闭容器中，此时它们的浓度分别为0.25mol/L、0.50mol/L、、0.50mol/L，因为＞4，所以反应向逆反应方向移动。

④压缩体积，压强增大，平衡向正反应方向移动。选项B是降低生成物浓度，平衡也向正反应方

向移动。充入He，使体系总压强增大，但物质但浓度没有变化，所以平衡不移动。再充入0.20mol

CO和0.58mol H₂，相当于增大体系的压强，平衡向正反应方向移动，所以答案是ABD。

（3）因为反应是放热反应，所以升高温度平衡向逆反应方向移动，但反应速率会加快，所以图

像为

（12分）能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。工业上合成甲醇的反应为：CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g)；ΔH

（1）已知，该反应在300℃，5MPa条件下能自发进行，则ΔH    0，△S   0 （填“＜，＞或＝”）。

（2）在300℃，5MPa条件下，将0.20mol的 CO与0.58mol H₂的混合气体充入2L密闭容器发生反应，反应过程中甲醇的物质的量浓度随时间的变化如图所示。

①在0～2min内，以H₂表示的平均反应速率为        mol·L^-1·s^-1 。

②列式计算300℃时该反应的平衡常数K =                                   。

③300℃时，将0.50mol CO、1.00mol H₂和1.00 mol CH₃OH充入容积为2L的密闭容器中，此时反应将         。

A．向正方向移动   B．向逆方向移动   C．处于平衡状态   D．无法判断

④下列措施可增加甲醇产率的是         

A．压缩容器体积                B．将CH₃OH(g)从体系中分离

C．充入He，使体系总压强增大   D．再充入0.20mol CO和0.58mol H₂

（3）若其它条件不变，使反应在500℃下进行，在图中作出甲醇的物质的量浓度随时间的变化的示意图。

【解析】（1）根据反应的特点可知△S小于0，因为反应在300℃，5MPa条件下能自发进行，所以根据△G＝△H－T·△S可知反应是放热反应。

（2）①反应速率通常用单位时间内浓度的变化量来表示，根据图像可知反应进行到2min时甲醇

的浓度不再发生变化，平衡时甲醇的物质的量是0.04mol，则消耗氢气是0.08mol，所以在0～2min

内，以H₂表示的平均反应速率为。

②平衡时氢气的浓度是，CO的平衡浓度是

,所以该温度下的平衡常数为。

③300℃时，将0.50mol CO、1.00mol H₂和1.00 mol CH₃OH充入容积为2L的密闭容器中，此时它们的浓度分别为0.25mol/L、0.50mol/L、、0.50mol/L，因为＞4，所以反应向逆反应方向移动。

④压缩体积，压强增大，平衡向正反应方向移动。选项B是降低生成物浓度，平衡也向正反应方

向移动。充入He，使体系总压强增大，但物质但浓度没有变化，所以平衡不移动。再充入0.20mol

CO和0.58mol H₂，相当于增大体系的压强，平衡向正反应方向移动，所以答案是ABD。

（3）因为反应是放热反应，所以升高温度平衡向逆反应方向移动，但反应速率会加快，所以图

像为

（13分）下表为元素周期表中前四周期的部分元素（从左到右按原子序数递增排列，部分涉及到的元素未给出元素符号），根据要求回答下列各小题：

    （1）在以上表格中所有元素里基态原子的电子排布中4s轨道上只有1个电子的元素有            （填元素名称）。

（2）根据元素原子的外围电子排布的特征，可将元素周期表前四周期元素分成4个区域，分别为s区、p区、d区、ds区，，则属于s区的元素有        种，属于d区的元素有         种。第二周期元素中除Ne外电负性由高到低的三种元素依次是           ,电离能由高到低的三种元素依次是           。

（3）Mn、Fe均为第四周期过渡元素，两元素的部分电离能数据列于下表：

   回答下列问题：

   Mn元素的电子排布式为____________________________________，

   Fe²⁺的电子排布图为__________________________

   比较两元素的I2、I3可知，气态Mn2+再失去一个电子比气态Fe2+再失去一个  电子难。对此，你的解释是：_____________________________

【解析】（1）考查元素周期表的结构和原子核外电子的排布规律。根据构造原理可知4s轨道上只有1个电子的元素是K、Cr和 Cu。

（2）除ds区外，区的名称来自于构造原理最后填入电子的能级的符号，即s区包括第IA和ⅡA，共2列。p区包括第ⅢA到第 Ⅶ_A以及0族，共6列。D区包括第3列到第10列，共8列。ds区包括第11和12列，共2列。非金属性越强，电负性越大，第一电离能也越大，非金属性是Cl＞S＞P，所以电负性是Cl＞S＞P。由于P原子的3p轨道属于半充满，属于第一电离能是Cl＞P＞S。

（3）根据构造原理可以写出锰元素的电子排布，即1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²，Fe²⁺的电子排布图为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶。由于Mn²⁺的3d轨道属于半充满，比较稳定，所以再失去1个电子所需要的能量就高。而Fe²⁺的3d轨道上有6个电子，Fe³⁺的3d轨道上有5个电子，属于不充满比较稳定，因此3d能级由不稳定的3d⁶到稳定的3d⁵半充满状态，需要的能量相对要少。

（13分）下表为元素周期表中前四周期的部分元素（从左到右按原子序数递增排列，部分涉及到的元素未给出元素符号），根据要求回答下列各小题：

    （1）在以上表格中所有元素里基态原子的电子排布中4s轨道上只有1个电子的元素有           （填元素名称）。

（2）根据元素原子的外围电子排布的特征，可将元素周期表前四周期元素分成4个区域，分别为s区、p区、d区、ds区，，则属于s区的元素有        种，属于d区的元素有        种。第二周期元素中除Ne外电负性由高到低的三种元素依次是           ,电离能由高到低的三种元素依次是          。

（3）Mn、Fe均为第四周期过渡元素，两元素的部分电离能数据列于下表：

   回答下列问题：

   Mn元素的电子排布式为____________________________________，

   Fe²⁺的电子排布图为__________________________

   比较两元素的I2、I3可知，气态Mn2+再失去一个电子比气态Fe2+再失去一个  电子难。对此，你的解释是：_____________________________

【解析】（1）考查元素周期表的结构和原子核外电子的排布规律。根据构造原理可知4s轨道上只有1个电子的元素是K、Cr和 Cu。

（2）除ds区外，区的名称来自于构造原理最后填入电子的能级的符号，即s区包括第IA和ⅡA，共2列。p区包括第ⅢA到第 Ⅶ_A以及0族，共6列。D区包括第3列到第10列，共8列。ds区包括第11和12列，共2列。非金属性越强，电负性越大，第一电离能也越大，非金属性是Cl＞S＞P，所以电负性是Cl＞S＞P。由于P原子的3p轨道属于半充满，属于第一电离能是Cl＞P＞S。

（3）根据构造原理可以写出锰元素的电子排布，即1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²，Fe²⁺的电子排布图为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶。由于Mn²⁺的3d轨道属于半充满，比较稳定，所以再失去1个电子所需要的能量就高。而Fe²⁺的3d轨道上有6个电子，Fe³⁺的3d轨道上有5个电子，属于不充满比较稳定，因此3d能级由不稳定的3d⁶到稳定的3d⁵半充满状态，需要的能量相对要少。