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4.甲醇是一种可再生能源,在日常生活中有着广泛的应用.工业上用CO生产燃料甲醇,如:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g).图1表示反应中能量的变化;图2表示一定温度下,在体积为2L的密闭容器中加入4mol H2和一定量的CO后,CO和CH3OH(g)的浓度随时间变化.

请回答下列问题:
(1)图1表示使用和未使用催化剂时反应过程和能量的对应关系.下列有关催化剂的说法不正确是A
A.降低分子的能量                B.增加了活化分子数
C.提高了活化分子百分数           D.增加了单位体积内的活化分子数
(2)从反应开始到建立平衡,该过程中释放136.5 kJ热量.
(3)在T2℃下,将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中,达到平衡状态时,测得c(CO)=0.2mol•L-1,则CO的转化率为80%.
(4)如图3为常用笔记本电脑所用甲醇质子交换膜燃料电池的结构示意图如.电池总反应为2CH3OH+3O2?2CO2+4H2O.在电脑的使用过程中,电池的温度往往因为各种原因会升高.温度升高不利于(填:“有利于”或“不利于”)电池将化学能转化为电能.该装置中a(填:“a”或“b”)为电池的负极,该电极反应式为CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+.

分析 (1)使用催化剂通过改变反应的历程,降低反应的活化能,增加了活化分子数目及其百分含量,从而加快化学反应速率;
(2)依据图1写出反应的热化学方程式,依据热化学方程式计算生成0.75mol/L×2L=1.5mol乙醇时放出的热量;
(3)根据“三步法”,利用起始量和平衡量计算转化量,从而求算转化率;
(4)2CH3OH+3O2?2CO2+4H2O为放热反应,升高温度平衡向逆向移动,据此判断K变化;依据氢离子的移动方向判断燃料电池的电极,负极发生氧化反应,正极发生还原反应.

解答 解:(1)使用催化剂通过改变反应的历程,降低反应的活化能,增加了活化分子数目及其百分含量而加快反应速率,
故选A;
(2)依据图1写出反应的热化学方程式:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=-91KJ/mol,
依据图2可知反应达到平衡时生成乙醇1.5mol,反应热为:-91KJ/mol×1.5mol=-136.5KJ/mol,放出热量136.5KJ,
故答案为:136.5;
(3)由图2可知,反应中减小的CO的浓度为1mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L,10min时达到平衡,
依据方程式:
CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
开始 1mol/L     2mol/L       0
转化 0.75mol/L   1.5mol/L    0.75mol/L
平衡 0.25mol/L   0.5mol/L    0.75mol/L
CO的转化率为$\frac{0.8mol/L}{1mol/L}$×100%=80%,
故答案为:80%;
(4)2CH3OH+3O2?2CO2+4H2O为放热反应,升高温度平衡向逆向移动,该反应的平衡常数K将减小,不利用电池将化学能转化为电能;依据氢离子移向可知b电极为正极,a电极为负极,负极发生氧化反应,甲醇在b极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子,电极反应为:CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+;
故答案为:不利于;a;CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+.

点评 本题涉及电化学、热化学以及化学反应速率和化学平衡的综合知识的考查,注意化学平衡常数的计算及其意义,电极方程式书写时注意电解质溶液是否参与反应,题目难度中等.

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14.下列分子中键角不是120°的是(  )
A.C2H4B.C6H6C.BF3D.NH3

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15.工业废气、汽车尾气排放出的SO2、NOx等,是形成雾霾的重要因素.霾是由空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子形成的烟雾.
(1)SO2在烟尘的催化下形成硫酸的反应方程式是2SO2+2H2O+O2=2H2SO4.
(2)已知2SO2 (g)+O2 (g)?2SO3(g)△H=-196kJ/mol,提高反应中SO2的转化率,是减少SO2排放的有效措施.
①T温度时,在2L容积固定不变的密闭容器中加入2.0mol SO2和1.0mol O2,5min后反应达到平衡,二氧化硫的转化率为50%,则υ(O2)=0.05mol/(L•min).
②在①的条件下,判断该反应达到平衡状态的标志是bde(填字母).
a.SO2、O2、SO3三者的浓度之比为2:1:2      b.容器内气体的压强不变
c.容器内混合气体的密度保持不变             d.SO3的物质的量不再变化
e.SO2 的生成速率和SO3的生成速率相等
(3)烟气中的SO2可以用NaOH溶液吸收,将所得的Na2SO3溶液进行电解,可循环再生NaOH,同时得到H2SO4,其原理如图所示.(电极材料为石墨)

①图中a极要连接电源的(填“正”或“负”)负极,C口流出的物质是硫酸.
②SO32-放电的电极反应式为SO32--2e-+H2O=SO42-+2H+.
③电解过程中若消耗12.6gNa2SO3,则阴极区变化的质量为4.4g(假设该过程中所有液体进出口密闭).

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12.在2 L密闭容器中将4 mol气体A和2 mol气体B混合,在一定温度下发生反应:3A(g)+2B(g)?xC(g)+2D(g).2min后达到平衡时生成1.6mol C,又测得反应速率v(D)=0.2mol/(L•min),下列说法正确的是(  )
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19.NA为阿伏加德罗常数,下述正确的是(  )
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