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2021-2022学年福建省南平市高级中学高二（上）期中考试化学（选考）试卷（含答案解析）
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这是一份2021-2022学年福建省南平市高级中学高二（上）期中考试化学（选考）试卷（含答案解析），共21页。试卷主要包含了3kJ⋅ml−1，5kJ⋅ml−1，6kJ⋅ml−1，5克气体，2ml，理论上两极共得到气体4，【答案】A，【答案】D，【答案】B等内容，欢迎下载使用。
2021-2022学年福建省南平市高级中学高二（上）期中考试化学（选考）试卷
1. 化学与人们的生活息息相关，下列说法错误的是( )
A. 农村推广风力发电、光伏发电有利于“碳达峰、碳中和”
B. 可将港珠澳大桥钢骨架与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀
C. 升高温度，可使活化分子的百分数增大，反应速率加快
D. 合成氨工业采用700K是因为该温度下速率较快且催化剂活性大
2. 下列热化学方程式中ΔH的数值表示可燃物燃烧热或中和热的是( )
A. CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=−802.3kJ⋅mol−1
B. C(s)+12O2(g)=CO(g)ΔH=−393.5kJ⋅mol−1
C. 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=−571.6kJ⋅mol−1
D. OH−(aq)+CH3COOH(aq)=CH3COO−(aq)+H2O(l)ΔH=−54.6kJ⋅mol−1
3. 汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO2等)是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器，它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，其反应原理是2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)。由此可知，下列说法中正确的是( )
A. 该反应是熵增大的反应
B. 该反应不能自发进行，因此需要合适的催化剂
C. 该反应常温下能自发进行，催化剂条件只是加快反应的速率
D. 该反应常温下能自发进行，因为正反应是吸热反应
4. 若以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法错误的是( )
A. 生成纯铜的电极反应式为Cu2++2e−=Cu
B. 粗铜接电源正极，发生氧化反应
C. 电解前后CuSO4溶液的浓度保持不变
D. 利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
5. 在一定温度下，在体积固定的容器中，进行可逆反应A(g)+B(g)⇌C(g)+2D(g)，下列能说明该反应达到平衡状态的是( )
A. 混合物气体的密度不再改变 B. υ(A)：υ(D)=1：2
C. A、B、C、D的物质的量相等 D. 体系压强不再改变
6. 有关电化学知识的描述正确的是( )
A. 反应Cu+H2SO4=CuSO4+H2↑可设计成原电池
B. 利用Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2，可设计如图所示原电池装置，盐桥内K+向FeCl3溶液移动
C. 如图装置取出盐桥后，电流表仍会偏转
D. 由Al、Mg与氢氧化钠溶液组成的原电池，Mg更活泼做负极
7. 自嗨锅的发热包主要成分有：硅藻土、铁粉、铝粉、焦炭粉、食盐、生石灰，使用时使发热包里面的物质与水接触即可。下列说法错误的是( )
A. 铁粉发生析氢腐蚀，缓慢放出热量，延长放热时间
B. 硅藻土可增大反应物的接触面积
C. 过程中形成微小原电池，正极反应为：O2+2H2O+4e−=4OH−
D. 使用后的发热包含有熟石灰属于有害垃圾
8. 反应Fe(s)+CO2(g)⇌FeO(s)+CO(g)，700℃时，k=1.47，900℃时，k=2.15.下列说法正确的是( )
A. 增加Fe用量可以提高速率
B. 化学平衡常数表达式K=cFeO⋅cCOcFe⋅cCO2
C. 升高温度，正反应速率加快，逆反应速率降低
D. 该反应为吸热反应
9. 由于锂电池的需求急剧增长，全球陷入锂资源“争夺战”。而海水是一个巨大的资源宝库，科研人员利用电解原理富集海水中的锂离子，其原理如图所示(a、b均为惰性电极)，下列有关说法正确的是( )
A. a电极为阴极，发生氧化反应
B. b电极反应式为2H++2e−=H2↑
C. 一段时间后，b电极附近溶液的pH降低
D. 当有1molLi+通过交换膜，b电极产生35.5克气体
10. 一定条件下，在密闭容器中，进行反应2CO(g)+SO2(g)⇌2CO2(g)+S(s)ΔH<0，可以同时提高反应速率与CO转化率的措施是( )
A. 缩小容积增大压强 B. 分离出CO2 C. 再充入一定量的CO D. 升高温度
11. “神舟”飞船中的太阳能电池阵-镍镉蓄电池组系统的工作原理：当飞船进入阴影区时，由镍镉电池提供电能，当飞船进入光照区时，太阳能电池为镍镉电池充电。其工作原理示意图如下(L为小灯泡，K1、K2为开关，a、b为直流电源的两极)。下列说法不正确的是( )
A. 断开K2、合上K1，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能
B. 断开K1、合上K2，电极A为阴极，发生还原反应
C. 充电时，电极B发生氧化反应：2NiOOH+2H2O+2e−=2Ni(OH)2+2OH−
D. 镍镉二次电池的总反应式：Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2
12. 对于反应2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)ΔH=−196.6kJ⋅mol−1，能量变化如图所示。下列说法中正确的是( )
A. 2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(l)ΔH>−196.6kJ⋅mol−1
B. 恒温恒容条件下充入稀有气体，平衡向正方向移动
C. 增大氧气浓度，平衡向正方向移动，平衡常数K增大
D. 过程II可能使用了催化剂
13. 氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是阳离子交换膜法电解食盐水的示意图，下列说法正确的是( )
A. 图中离子交换膜可以防止氯气和氢气接触造成危险
B. 电解一段时间，右室溶液pH减小
C. 原料NaCl溶液应从b位置补充
D. 若电路中通过电子0.2mol，理论上两极共得到气体4.48L
14. 已达到平衡的可逆反应，增大压强后，反应速率(v)变化如图所示，该反应是( )
A. N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)
B. C(s)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)
C. H2(g)+I2(g)⇌2HI(g)
D. 2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)
15. 某温度下进行2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3，该温度下甲、乙、丙三个相同的恒容密闭容器中，投入SO2(g)和O2(g)的起始浓度如下表所示。则下列判断不正确的是( )
起始浓度
甲
乙
丙
c(SO2)/mol⋅L−1
0.10
0.10
0.20
c(O2)/mol⋅L−1
0.10
0.20
0.20
A. 平衡时，甲中O2的转化率大于乙 B. 平衡时，丙中SO2转化率大于甲
C. 反应初始，丙的反应速率最快，甲最慢 D. 平衡时，丙中c(SO2)是甲中的2倍
16. 新能源汽车是国家战略产业的重要组成部分，LiFeO4电池是能源汽车关键部件之一，电池工作时的总反应为。充放电时，Li+在正极材料上脱嵌或嵌入，随之在石墨中发生了LixC6生成与解离。放电工作原理如图所示，下列说法错误的是( )
A. 电池进水将会大大降低其使用寿命
B. 放电时负极反应为：LixC6−xe−=6C+xLi+
C. 放电时，Li+通过隔膜移向负极，电子由电极a沿导线流向电极b
D. 充电时，电极a与电源负极连接，电极b与电源正极连接
17. 中国学者在水煤气变换[CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)ΔH]中突破了低温下高转化率与高反应速率不能兼得的难题，该过程是基于双功能催化剂(能吸附不同粒子)催化实现的。反应过程示意图如图，下列说法正确的是( )
A. 过程Ⅰ、过程Ⅲ均为放热过程
B. 图示可知H2O只参与了反应过程Ⅰ与Ⅲ
C. 使用催化剂降低了活化能，而水煤气变换反应的ΔH不变
D. 过程Ⅲ生成了具有极性共价键的H2、CO2
18. 可逆反应aA(g)+bB(g)⇌cC(g)+dD(s)△H=−QkJ/mol，反应过程中，当其它条件不变时，C在混合物中的含量与温度(T)的关系如图1所示，反应速率(v)与压强(p)的关系如图2所示。据图分析，以下说法正确的是( )
图 1 图 2
A. T10
B. 增大压强，B的转化率减小
C. 当反应达到平衡时，混合气体的密度不再变化
D. a+b>c+d
19. 反应“S2O82−(aq)+3I−(aq)=2SO42−(aq)+I3−(aq)”的速率方程可表示v=k⋅cmS2O82−⋅cnI−，其中k为速率常数，常温下，实验测得反应的数据如下：
实验编号
c∼S2O82−/mol⋅L−1
cI−/mol⋅L−1
υ/mol⋅L−1⋅min−1
①
1.0×10−4
1.0×10−2
6.5×10−7
②
2.0×10−4
1.0×10−2
1.3×10−6
③
4.0×10−4
1.0×10−2
2.6×10−6
④
2.0×10−4
2.0×10−2
2.6×10−6
下列说法错误的是( )
A. m=1；n=3 B. k=0.65L⋅mol−1⋅min−1
C. 增大压强，该反应速率不变 D. 升高温度，速率常数k增大
20. “绿水青山就是金山银山”，利用电池原理治理各种污染是今后科研的重要课题。某微生物电池在运行时可同时实现净化有机物污水、净化含Cr2O 72-废水(pH约为6)和淡化食盐水，其装置示意图如图。图中D和E为阳离子交换膜或阴离子交换膜。已知Cr3+完全沉淀所需的pH为5.6。下列说法不正确的是( )
A. C是正极室，E为阴离子交换膜
B. X为有机物污水，Z为待淡化食盐水
C. 理论上处理1mol的Cr2O 72-的同时可脱除6mol的NaCl
D. C室的电极反应式为Cr2O 72-+6e−+8H+=2Cr(OH)3↓+H2O
21. 能源是现代文明的原动力，通过化学方法可以使能量按人们所期望的形式转化，从而开辟新能源和提高能源的利用率。请回答下列问题：
(1)甲中甲烷燃料电池的负极反应式为___________。若甲中消耗3.2克氧气，则乙装置中铁电极上生成的气体体积(标况)为___________L。
(2)乙池中X为阳离子交换膜，石墨电极(C)作___________极，写出总反应的离子方程式___________。若将乙装置中两电极用导线直接相连，则铁发生吸氧腐蚀，写出铁电极反应式：___________。
(3)若丙中要实现铁上镀银，b电极材料为___________。若丙中以稀H2SO4为电解质溶液，电极材料b为铝，则能使铝表面生成一层致密的氧化膜，该电极反应式为___________。
(4)以铅蓄电池为电源，Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O，将CO2转化为乙烯的电解装置如图所示，电解所用电极均为惰性电极。
a为铅蓄电池的___________(填“正极”或“负极”)，写出电解池阳极的电极反应式___________。铅蓄电池放电时，负极反应式为___________。
22. 合成氨工业在国民生产中有重要意义，以下是关于合成氨的有关问题，请回答：
(1)2007年度诺贝尔化学奖获得者格哈德⋅埃特尔，确认了合成氨反应机理。673K时，各步反应的能量变化如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用“*”标注。
图中决速步骤的反应方程式为_________________________，该步反应的活化能Ea=___________kJ/mol。
(2)某小组进行工业合成氨N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH<0的模拟研究，在1L密闭容器中，分别加入0.1molN2和0.3molH2.实验①、②、③中c(N2)随时间(t)的变化如图所示。与实验①相比，实验②所改变的外界条件可能是__________________，实验③所改变的外界条件可能为__________________。
(3)400℃时，N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH<0，K1=0.5，则反应2NH3(g)⇌N2(g)+3H2(g)的化学平衡常数K2=___________，若某时刻测得NH3、N2和H2物质的量浓度均为1mol⋅L−1时，则该反应的υ正___________υ逆(填“<”、“>”或“=”)。
(4)某小组往一恒温恒压容器中充入9molN2和23molH2模拟合成氨的反应，下图为不同温度下平衡混合物中氨气的体积分数与总压强(P)的关系图。
①温度T1、T2、T3中，最大的是__________________。
②若体系在T2、60MPa下达到平衡如图，此时H2的平衡分压为___________MPa，(分压=总压×物质的量分数)，计算此时的平衡常数Kp=___________(MPa)−2.(用平衡分压代替平衡浓度计算，保留2位有效数字)
23. “低碳经济”已成为全世界科学家研究的重要课题。为减小和消除CO2对环境的影响，一方面世界各国都在限制其排放量，另一方面科学家加强了对CO2创新利用的研究。
(1)科学家们经过探索实践，建立了如图所示的CO2新循环体系：
根据上图分析，下列相关说法错误的是___________。
A. 化学变化中质量和能量都是守恒的
B. CO2和H2生成甲烷的反应中原子利用率为100%
C. 将CO2还原为甲醇能有效促进“碳中和”
D. 无机物和有机物可以相互转化
(2)研究证明，CO2可作为合成甲烷的原料，已知：
①CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g)ΔH=−41kJ⋅mol−1
②C(s)+2H2(g)⇌CH4(g)ΔH=−73kJ⋅mol−1
③2CO(g)⇌C(s)+CO2(g)ΔH=−171kJ⋅mol−1
写出CO与H2反应生成CH4和H2O(g)的热化学方程式：___________。
(3)工业上有一种“降碳”方法是用CO2生产燃料甲醇：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)。在容积为2L密闭容器中，充入1molCO2和3.25molH2在一定条件下发生反应，测得CO2、CH3OH(g)和H2O(g)的物质的量(n)随时间的变化如图所示：
①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H2)=___________，平衡时CO2的转化率为___________，平衡时甲醇的体积分数=___________。
②下列措施可以增大CO2平衡转化率的是___________。
A.在原容器中再充入1molCO2
B.在原容器中再充入1molH2
C.原容器中充入1mol氦气
D.使用更有效的催化剂
E.扩大容器的容积
F.将水蒸气从体系中分离
③一定比例的合成气在装有催化剂的反应器中反应12小时。体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图所示。温度为470K时，图中P点___________(填“是”或“不是”)处于平衡状态。490K之后，甲醇产率下降的原因是___________。
(4)碳排放是影响气候变化的重要因素之一、最近，科学家开发出一种新系统，“溶解”水中的二氧化碳，以触发电化学反应，生成电能和氢气，其工作原理如图所示。
①系统工作时，有机电解液___________(填“能”或“不能”)用含水电解液替换。
②写出二氧化碳生成氢气的电极反应式___________。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】A.农村推广风力发电、光伏发电可减少化石燃料的使用，有利于“碳达峰、碳中和”，A正确；
B.电解池的阳极失去电子，因此不能将港珠澳大桥钢骨架与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀，应该与负极相连，B错误；
C.升高温度，可使活化分子的百分数增大，因此反应速率加快，C正确；
D.催化剂活性受温度影响大，因此合成氨工业采用700K是因为该温度下速率较快且催化剂活性大，D正确；
答案选B。
2.【答案】A
【解析】燃烧热是指1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量，中和热是指稀的强酸和强碱溶液每生成1molH2O时放出的热量，据此分析解题：
A.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=−802.3kJ⋅mol−1符合燃烧热定义，A符合题意；
B.C(s)+12O2(g)=CO(g)ΔH=−393.5kJ⋅mol−1中C完全燃烧应该生成CO2，B不合题意；
C.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=−571.6kJ⋅mol−1中H2的系数不是1，C不合题意；
D.OH−(aq)+CH3COOH(aq)=CH3COO−(aq)+H2O(l)ΔH=−54.6kJ⋅mol−1CH3COOH是弱酸，D不合题意；
故答案为：A。
3.【答案】C
【解析】反应能否自发进行需要用复合判据，即△G=△H−T△S，当△G<0时反应自发进行，当△G>0反应不能自发进行。
A. 该反应是熵减的反应，故错误；
B.催化剂不能使不自发的反应变为自发反应，故错误；
C.根据题中信息分析，该反应常温下能自发进行，使用催化剂条件只是加快反应的速率，故正确；
D. 该反应常温下能自发进行，说明△G=△H−T△S，△G小于0，该反应是熵减的反应，说明因为正反应是放热反应，故错误。
故选C。
4.【答案】C
【解析】A.纯铜接电源负极，作阴极，电极反应式为Cu2++2e−=Cu，A正确；
B.粗铜接电源正极，作阳极，阳极上发生氧化反应，B正确；
C.阳极上Cu以及活泼性比Cu强的金属失电子，阴极上铜离子得电子生成Cu，溶解的金属与析出的金属不相等，所以CuSO4溶液的浓度发生改变，C错误；
D.Ag、Pt、Au等活泼性比Cu弱的金属在阳极不反应，形成阳极泥，所以利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属，D正确；
故答案为C。
5.【答案】D
【解析】A.反应物和生成物均为气体，故反应过程中气体的质量保持不变，容器的体积不变，故气体的密度一直保持不变，故混合物气体的密度不再改变不能说明反应达到平衡状态，A不合题意；
B.化学平衡的特征是正、逆反应速率相等，题干υ(A)：υ(D)=1：2未告知正反应速率还是逆反应速率，B不合题意；
C.化学平衡的特征之一是反应体系的各组分的浓度或百分含量保持不变，而不是相等或成比例，故A、B、C、D的物质的量相等不能说明反应达到化学平衡，C不合题意；
D.由反应方程式可知，反应前后气体的系数和发生改变，故反应过程中容器的压强一直在改变，故体系压强不再改变说明反应达到化学平衡了，D符合题意；
故答案为：D。
6.【答案】B
【解析】A.Cu+H2SO4=CuSO4+H2↑不是自发的氧化还原反应，故不能设计成原电池，故A错误；
B.Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2中Cu发生氧化反应做负极，原电池中阳离子向正极移动，故K+向FeCl3溶液移动，故B正确；
C.取出盐桥后不是闭合回路，无电流，故电流表不会偏转，故C错误；
D.由Al、Mg与氢氧化钠溶液组成的原电池，Al和氢氧化钠发生反应，Al发生氧化反应，故Al做负极，故D错误；
故选B。
7.【答案】A
【解析】A.铁粉、焦炭粉、盐溶液可构成原电池，发生吸氧腐蚀，该过程是缓慢氧化的放热过程，可延长放热时间，故A错误；
B.硅藻土具有疏松多孔结构，可作反应物的载体，增大反应物的接触面积，加快反应速率，故B正确；
C.铁粉、焦炭粉、盐溶液可构成原电池，发生吸氧腐蚀，因此过程中形成微小原电池，正极反应为：O2+2H2O+4e−=4OH−，故C正确；
D.生石灰与水反应生成强碱氢氧化钙，具有强腐蚀性，应该作有害垃圾分类处理，不能作普通垃圾处理，故D正确；
故选A。
8.【答案】D
【解析】A.Fe是固体，增加Fe用量其浓度不变，故不改变速率，A错误；
B.固体或纯液体的浓度为常数，故固体和纯液体不出现在化学平衡常数表达式中，故该反应的化学平衡常数表达式K=cCOcCO2，B错误；
C.升高温度，正反应速率加快，逆反应速率加快，C错误；
D.由题干信息可知，700℃时，k=1.47，900℃时，k=2.15，即升高温度K值增大，平衡正向移动，故该反应为吸热反应，D正确；
故答案为：D。
9.【答案】B
【解析】装置为电解池，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应；溶液中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动；要富集海水中的锂离子，则锂离子应该从海水进入到盐酸中，则b为阴极；a电极为阳极；阴极氢离子发生还原反应；b电极：2H++2e−=H2↑，以此解题。
A.由分析可知a为阳极，发生氧化反应，A错误；
B.由分析可知b为阴极，电极反应为：2H++2e−=H2↑，B正确；
C.b电极氢离子放电，b电极附近溶液的pH升高，C错误；
D.当有1molLi+通过交换膜，应该有1mole−转移，b电极反应为2H++2e−=H2↑，则生成气体0.5molH2，质量为0.5×2=1g，D错误；
故选B。
10.【答案】A
【解析】A.该反应是一个反应前后气体体积减小的反应，缩小容积增大压强浓度增大，反应速率增大，平衡正向移动，CO转化率增大，故A正确；
B.分离出CO2生成物浓度减小，反应速率减小，平衡正向移动，CO转化率增大，故B错误；
C.充入一定量的CO反应物浓度增大，反应速率增大，由于反应物CO不能完全转化，则CO转化率减小，故C错误；
D.该反应的正反应是放热反应，升高温度反应速率增大，但平衡向逆反应方向移动，抑制了CO的转化，所以CO的转化率降低，故D错误；
故选：A。
11.【答案】C
【解析】根据图示，电极A充电时为阴极，则放电时电极A为负极，负极上Cd失电子发生氧化反应生成Cd(OH)2，负极反应式为Cd−2e−+2OH−=Cd(OH)2，电极B充电时为阳极，则放电时电极B为正极，正极上NiOOH得电子发生还原反应生成Ni(OH)2，正极反应式为2NiOOH+2e−+2H2O=2Ni(OH)2+2OH−，放电时总反应为Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2，据此分析作答。
A.断开K2、合上K1，为放电过程，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能，A正确；
B.断开K1、合上K2，为充电过程，电极A与直流电源的负极相连，电极A为阴极，发生还原反应，电极反应式为Cd(OH)2+2e−=Cd+2OH−，B正确；
C.充电时，电极B发生氧化反应2Ni(OH)2−2e−+2OH−=2NiOOH+2H2O，C错误；
D.根据分析，放电时总反应为Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2，则镍镉二次电池总反应式为Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2，D正确；
故选C。
12.【答案】D
【解析】A.同一种物质的气态的能量大于液态的能量，反应放热，故ΔH<−196.6kJ⋅mol−1，故A错误；
B.恒温恒容条件下充入稀有气体，浓度不变，平衡不移动，故B错误；
C.平衡常数只与温度有关，故增大氧气浓度，平衡常数K不变，故C错误；
D.过程II的活化能减小，故可能使用了催化剂，故D正确；
故选D。
13.【答案】A
【解析】在饱和食盐水中含有的阳离子有Na+、H+，含有的阴离子有Cl−、OH−。由于离子放电能力：H+>Na+，Cl−>OH−，所以阴极上发生反应：2H++2e−=H2↑，H+放电使附近溶液中OH−浓度增大，反应产生NaOH；阳极上发生反应：2Cl−−2e−=Cl2↑，反应产生氯气。
A.离子交换膜只允许阳离子通过，可以防止氯气和氢气接触造成危险，故A正确；
B.阴极上发生反应：2H++2e−=H2↑，H+放电使附近溶液中OH−浓度增大，反应产生NaOH，pH增大，故B错误；
C.氯离子在阳极失电子生成氯气，离子交换膜只允许阳离子通过，原料NaCl溶液应从a位置补充，故C错误；
D.未指明标准状况，故D错误；
故选A。
14.【答案】C
【解析】根据题中图示，增大压强后正逆反应速率都增大，但平衡不移动，即反应前后气体物质化学计量数相等。
A. N2(g)+3H2(g)2NH3(g)气体体积缩小的反应，A不符；
B. C(s)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)气体体积增大的反应，B不符；
C. H2(g)+I2(g)2HI(g)反应前后气体的体积不变，C符合；
D. 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)气体体积缩小的反应，D不符；
故选C。
15.【答案】D
【解析】A.平衡时，乙和甲相比，相当于向甲容器的平衡体系中加入O2即得乙，故乙容器中平衡正向移动，SO2转化率增大，O2的转化率减小，故甲中O2的转化率大于乙，A正确；
B.平衡时，丙对于甲来说，若丙的体积是甲的两倍，则甲和丙达到等效平衡，此时SO2的转化率相等，事实上丙的体积等于甲的体积，相等于将丙容器压缩，增大压强上述平衡正向移动，SO2的转化率增大，故丙中SO2的转化率大于甲，B正确；
C.反应初始，由于丙容器中的反应物浓度最大，甲容器中反应物浓度最小，故丙的反应速率最快，甲最慢，C正确；
D.平衡时，若丙容器中SO2的转化率和甲容器中的相等，则有丙中c(SO2)是甲中的2倍，但由B项分析可知，丙中SO2的浓度小于甲中的2倍，D错误；
故答案为：D。
16.【答案】C
【解析】二次电池放电时是原电池，还原剂在负极失去电子发生氧化反应，正极上氧化剂得到电子发生还原反应，内电路中阴离子移向负极、阳离子移向正极，由图知，Li+向右侧区域移动，则电极b为原电池的正极、电极a为负极，据此回答。
A.电池进水，Li与水反应而消耗、放电能力下降，将会大大降低其使用寿命，A正确；
B.由图可知放电时负极反应为：LixC6−xe−=6C+xLi+，B正确；
C.在原电池中阳离子向正极移动，C错误；
D.据分析，放电时电极b为原电池的正极、电极a为负极，则充电时，电极a为阴极、与电源负极连接，电极b为阳极与电源正极连接，D正确；
故选C。
17.【答案】C
【解析】A.根据反应过程示意图，过程Ⅰ中水分子中的化学键断裂的过程，为吸热过程，故A错误；
B.根据反应过程示意图，过程Ⅰ中水分子中的化学键断裂，过程Ⅱ也是水分子中的化学键断裂的过程，过程Ⅲ中形成了水分子，因此H2O均参与了反应过程，故B错误；
C.催化剂不能改变反应的ΔH，因此使用催化剂降低了活化能，而水煤气变换反应的ΔH不变，故C正确；
D.过程Ⅲ中CO、氢氧原子团和氢原子形成了二氧化碳、水、和氢气，H2中的化学键为非极性键，故D错误；
故选C。
18.【答案】C
【解析】可逆反应，当其他条件一定时，温度越高，反应速率越大，达到平衡所用的时间越短．由图象可知T2>T1，温度越高，平衡时C的百分含量(C%)越小，故此反应的正反应为放热反应；当其他条件一定时，增大压强，正反应速率大于逆反应速率，说明平衡正移，所以正反应为气体物质的量减小的反应，即a+b>c。
A. 由以上分析可知T2>T1，Q<0，故A错误；
B. 由以上分析可知，该反应为正反应为气体物质的量减小的反应，增大压强，平衡正移，B的转化率增大，故B错误；
C. 反应前后气体体积不变，气体质量减少，所以密度减小，混合气体的密度不再变化即是平衡状态，故C正确；
D. 由以上分析可知，正反应为气体物质的量减小的反应，即a+b>c，但a+b>c+d不一定成立，故D错误；
故选：C。
19.【答案】A
【解析】A.对比实验①和②数据，可知m=1，对比实验②和④数据，可知n=1，故A错误；
B.将实验①数据带入速率方程，计算可得k=vc(S2O32-)×c(I-)=0.65×10-60.0001×0.01=0.65L⋅mol-1⋅min-1，B正确；
C.该反应没有气体参与反应，故改变压强，反应速率不变，C正确；
D.温度升高速率常数变大，反应速率变大，D正确；
故选A。
20.【答案】A
【解析】根据装置中电子的流向可知，该原电池中C室为正极区，Cr2O 72-离子在C室发生得电子的还原反应转化为Cr(OH)3沉淀，电极反应式为Cr2O 72-+6e−+8H+=2Cr(OH)3↓+H2O，装置A室是负极区，负极上有机物失电子发生氧化反应，原电池工作时，阳离子移向正极，阴离子移向负极，所以X为有机物污水，Y为含Cr2O 72-废水，据此分析解答。
A.该原电池中碳布电极为正极，放电时阳离子移向正极，阴离子移向负极，为了淡化食盐水，则Na+移向C室，Cl−移向A室，所以E为阳离子交换膜，故A错误；
B.该原电池中碳布电极为正极，含Cr2O 72-废水在正极区发生得电子的还原反应，含有机物污水在负极区发生失电子的氧化反应，所以X为有机物污水，Y为含Cr2O 72-废水，Na+移向C室，Cl−移向A室，Z为待淡化食盐水，故B正确；
C.该原电池正极电极反应式为Cr2O 72-+6e−+8H+=2Cr(OH)3↓+H2O，则理论上处理1mol的Cr2O 72-的同时转移电子6mol，即Na+、Cl−分别定向移动6mol，即可脱除6mol的NaCl，故C正确；
D.该原电池中C室为正极区，Cr2O 72-离子在C室发生得电子的还原反应转化为Cr(OH)3沉淀，电极反应式为Cr2O 72-+6e−+8H+=2Cr(OH)3↓+H2O，故D正确；
故选A。
21.【答案】(1)CH4−8e−+10OH−=CO 32−+7H2O；4.48
(2)阳；2Cl−+2H2OCl2↑+H2↑+2OH−；Fe−2e−=Fe2+
(3)银；2Al−6e−+3H2O=Al2O3+6H+
(4)负极；2H2O−4e−=O2↑+4H+；Pb−2e−+SO 42−=PbSO4
【解析】(1)碱性甲烷燃料电池甲中，通入燃料甲烷的Pt电极是负极，通入氧气的Pt电极是正极，甲烷发生失电子的氧化反应生成碳酸根离子，负极反应式为CH4−8e−+10OH−=CO 32−+7H2O，乙装置为电解池，与原电池负极相接的Fe为阴极，石墨(C)电极为阳极，阴极反应式为2H++2e−=H2↑，甲中消耗3.2克氧气，氧气的物质的量是0.1mol，转移0.4mol电子，则依据电子得失守恒可知乙装置中铁电极上生成的氢气是0.2mol，气体体积(标况)为0.2mol×22.4L/mol=4.48L；
(2)乙装置为电解池，乙池中X为阳离子交换膜，与原电池负极相接的Fe为阴极，石墨电极(C)作阳极，氯离子放电，则总反应的离子方程式为2Cl−+2H2OCl2↑+H2↑+2OH−。若将乙装置中两电极用导线直接相连，则铁作负极，发生吸氧腐蚀，铁电极反应式为Fe−2e−=Fe2+。
(3)若丙中要实现铁上镀银，b电极与电源正极相连，作阳极，则b电极材料为银。若丙中以稀H2SO4为电解质溶液，电极材料b为铝，则能使铝表面生成一层致密的氧化膜，该氧化膜是氧化铝，则该电极反应式为2Al−6e−+3H2O=Al2O3+6H+；
(4)将CO2转化为乙烯，碳元素化合价降低，得到电子，该电极是阴极，因此a为铅蓄电池的负极，电解池阳水失去电子转化为氧气，电极反应式为2H2O−4e−=O2↑+4H+。铅蓄电池放电时，负极铅失去电子，反应式为Pb−2e−+SO 42−=PbSO4。
22.【答案】(1)12N2*+32H2*=N+3H；62
(2)使用催化剂；升高温度
(3)2；>
(4)①T3；②15；0.043
【解析】(1)图1中各个反应中活化能最大的一步反应为：12N2*+32H2*=N+3H，即为决速步骤，该步反应的活化能Ea=(17+45)kJ/mol=62kJ/mol；
(2)由图可知，与实验①相比，实验②到达平衡所以时间较短，反应速率较快，但平衡时氮气的浓度不变，改变条件平衡不移动，该反应正反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡会移动，故实验②应是使用催化剂，实验③到达平衡所以时间较短，反应速率较快，平衡时氮气的浓度增大，改变条件平衡逆向移动，该反应正反应是体积减小的放热反应，故为升高温度；故答案为：使用催化剂；升高温度；
(3)400℃时，N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH<0，K1=c2(NH3)c(N2)c3(H2)=0.5，则反应2NH3(g)⇌N2(g)+3H2(g)的化学平衡常数K2=c(N2)c3(H2)c2(NH3)=1K1=10.5=2，若某时刻测得NH3、N2和H2物质的量浓度均为1mol⋅L−1时，Qc=c(N2)c3(H2)c2(NH3)=1×1=1<2，反应还在向正方向进行，则该反应的υ正>υ逆；
(4)①由题干信息可知，N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH<0，故等压下升高温度，平衡逆向移动，NH3的体积分数减小，由图中信息可知温度最高的为T3；
②若体系在T2、60MPa下达到平衡，相同温度下，气体的体积分数等于其物质的量分数，
设转化的n(N2)=xmol， ，相同条件下气体的体积之比等于其物质的量之比，则氨气的物质的量分数=2x9-x+23-3x+2x=60%，x=6mol，则平衡时氮气、氢气、氨气物质的量分别为3mol、5mol、12mol，气体总物质的量=(3+5+12)mol=20mol，此时H2的平衡分压为=5mol20mol×60MPa=15MPa，氮气的分压=3mol20mol×60MPa=9MPa，氨气分压=12mol20mol×60MPa=36MPa，此时的平衡常数Kp=p(NH)p(H)×p(N)=(36MPa)(15MPa)×9MPa=0.043(MPa)2。
23.【答案】(1)B
(2)CO(g)+3H2(g)⇌CH4(g)+H2O(g)ΔH=−203kJ⋅mol−1
(3)①0.1125mol/(L⋅min)；75%；27.3%②BF ③不是；该反应是放热反应，达到平衡后升高温度，平衡逆向移动，且催化剂活性降低
(4)①.不能 ②2CO2+2H2O+2e−=2HCO 3−+H2
【解析】【小问1详解】
A.化学反应中元素种类不变、原子数目不变，则化学变化中质量和能量都是守恒的，故A正确；
B.由原子守恒可知，CO2和H2生成甲烷的反应中原子利用率小于100%，故B错误；
C.由图可知，甲醇燃烧转化为二氧化碳，又可以将二氧化碳还原为甲醇，则能有效促进“碳中和”，故C正确；
D.由图可知，甲醇可以转化为二氧化碳，二氧化碳也可以转化为甲醇，无机物和有机物可以相互转化，故D正确；
故答案为：B。
【小问2详解】
已知：①CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g)ΔH=−41kJ⋅mol−1；②C(s)+2H2(g)⇌CH4(g)ΔH=−73kJ⋅mol−1；③2CO(g)⇌C(s)+CO2(g)ΔH=−171kJ⋅mol−1；根据盖斯定理，②+③-①可以得到：CO(g)+3H2(g)⇌CH4(g)+H2O(g)ΔH=−171kJ⋅mol−1−73kJ⋅mol−1+41kJ⋅mol−1=−203kJ⋅mol−1。
【小问3详解】
①由图可知，10min达平衡时甲醇的浓度变化量为0.75mol÷2L=0.375mol/L，所以v(CH3OH)=.375mol/L10min=0.0375mol/(L⋅min)，速率之比等于化学计量数之比，所以v(H2)=3v(CH3OH)=3×0.0375mol/(L⋅min)=0.1125mol/(L⋅min)；平衡时CO2的转化率为1mol-0.25mol1mol×100%=75%；平衡时甲醇的体积分数为1mol-0.25mol0.25mol+0.75mol+0.75mol+3.25mol-2.25mol×100%=27.3%；
②A.在原容器中再充入1molCO2，平衡正向移动，但是二氧化碳的平衡转化率减小，故A不选；
B.在原容器中再充入1molH2，平衡正向移动，二氧化碳的平衡转化率增大，故B选；
C.在原容器中充入1mol氦气，平衡不移动，二氧化碳的平衡转化率不变，故C不选；
D.使用更有效的催化剂，平衡不移动，二氧化碳的平衡转化率不变，故D不选；
E.该反应是气体体积减小的反应，扩大容器的容积，压强减小，平衡逆向移动，二氧化碳的平衡转化率减小，故E不选；
F.将水蒸气从体系中分离，平衡正向移动，二氧化碳的平衡转化率增大，故F选；
故选BF；
③温度为470K时，图中P点甲醇产率不是最大，所以反应还没有达到平衡，P点不是处于平衡状态；在490K以前，反应还没有达到平衡，甲醇的产率随着温度的升高而增大；490K以后，甲醇产率下降的原因是：该反应是放热反应，达到平衡后升高温度，平衡逆向移动，且催化剂活性降低。
【小问4详解】
①金属Na会和水反应生成氢气和氢氧化钠，系统工作时，有机电解液不能用含水电解液替换；
②二氧化碳生成氢气的电极反应式为：2CO2+2H2O+2e−=2HCO 3−+H2。
2021-2022学年福建省南平市高级中学高二（上）期中考试化学（选考）试卷
1. 化学与人们的生活息息相关，下列说法错误的是( )
A. 农村推广风力发电、光伏发电有利于“碳达峰、碳中和”
B. 可将港珠澳大桥钢骨架与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀
C. 升高温度，可使活化分子的百分数增大，反应速率加快
D. 合成氨工业采用700K是因为该温度下速率较快且催化剂活性大
2. 下列热化学方程式中ΔH的数值表示可燃物燃烧热或中和热的是( )
A. CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=−802.3kJ⋅mol−1
B. C(s)+12O2(g)=CO(g)ΔH=−393.5kJ⋅mol−1
C. 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=−571.6kJ⋅mol−1
D. OH−(aq)+CH3COOH(aq)=CH3COO−(aq)+H2O(l)ΔH=−54.6kJ⋅mol−1
3. 汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO2等)是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器，它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，其反应原理是2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)。由此可知，下列说法中正确的是( )
A. 该反应是熵增大的反应
B. 该反应不能自发进行，因此需要合适的催化剂
C. 该反应常温下能自发进行，催化剂条件只是加快反应的速率
D. 该反应常温下能自发进行，因为正反应是吸热反应
4. 若以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法错误的是( )
A. 生成纯铜的电极反应式为Cu2++2e−=Cu
B. 粗铜接电源正极，发生氧化反应
C. 电解前后CuSO4溶液的浓度保持不变
D. 利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
5. 在一定温度下，在体积固定的容器中，进行可逆反应A(g)+B(g)⇌C(g)+2D(g)，下列能说明该反应达到平衡状态的是( )
A. 混合物气体的密度不再改变 B. υ(A)：υ(D)=1：2
C. A、B、C、D的物质的量相等 D. 体系压强不再改变
6. 有关电化学知识的描述正确的是( )
A. 反应Cu+H2SO4=CuSO4+H2↑可设计成原电池
B. 利用Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2，可设计如图所示原电池装置，盐桥内K+向FeCl3溶液移动
C. 如图装置取出盐桥后，电流表仍会偏转
D. 由Al、Mg与氢氧化钠溶液组成的原电池，Mg更活泼做负极
7. 自嗨锅的发热包主要成分有：硅藻土、铁粉、铝粉、焦炭粉、食盐、生石灰，使用时使发热包里面的物质与水接触即可。下列说法错误的是( )
A. 铁粉发生析氢腐蚀，缓慢放出热量，延长放热时间
B. 硅藻土可增大反应物的接触面积
C. 过程中形成微小原电池，正极反应为：O2+2H2O+4e−=4OH−
D. 使用后的发热包含有熟石灰属于有害垃圾
8. 反应Fe(s)+CO2(g)⇌FeO(s)+CO(g)，700℃时，k=1.47，900℃时，k=2.15.下列说法正确的是( )
A. 增加Fe用量可以提高速率
B. 化学平衡常数表达式K=cFeO⋅cCOcFe⋅cCO2
C. 升高温度，正反应速率加快，逆反应速率降低
D. 该反应为吸热反应
9. 由于锂电池的需求急剧增长，全球陷入锂资源“争夺战”。而海水是一个巨大的资源宝库，科研人员利用电解原理富集海水中的锂离子，其原理如图所示(a、b均为惰性电极)，下列有关说法正确的是( )
A. a电极为阴极，发生氧化反应
B. b电极反应式为2H++2e−=H2↑
C. 一段时间后，b电极附近溶液的pH降低
D. 当有1molLi+通过交换膜，b电极产生35.5克气体
10. 一定条件下，在密闭容器中，进行反应2CO(g)+SO2(g)⇌2CO2(g)+S(s)ΔH<0，可以同时提高反应速率与CO转化率的措施是( )
A. 缩小容积增大压强 B. 分离出CO2 C. 再充入一定量的CO D. 升高温度
11. “神舟”飞船中的太阳能电池阵-镍镉蓄电池组系统的工作原理：当飞船进入阴影区时，由镍镉电池提供电能，当飞船进入光照区时，太阳能电池为镍镉电池充电。其工作原理示意图如下(L为小灯泡，K1、K2为开关，a、b为直流电源的两极)。下列说法不正确的是( )
A. 断开K2、合上K1，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能
B. 断开K1、合上K2，电极A为阴极，发生还原反应
C. 充电时，电极B发生氧化反应：2NiOOH+2H2O+2e−=2Ni(OH)2+2OH−
D. 镍镉二次电池的总反应式：Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2
12. 对于反应2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)ΔH=−196.6kJ⋅mol−1，能量变化如图所示。下列说法中正确的是( )
A. 2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(l)ΔH>−196.6kJ⋅mol−1
B. 恒温恒容条件下充入稀有气体，平衡向正方向移动
C. 增大氧气浓度，平衡向正方向移动，平衡常数K增大
D. 过程II可能使用了催化剂
13. 氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是阳离子交换膜法电解食盐水的示意图，下列说法正确的是( )
A. 图中离子交换膜可以防止氯气和氢气接触造成危险
B. 电解一段时间，右室溶液pH减小
C. 原料NaCl溶液应从b位置补充
D. 若电路中通过电子0.2mol，理论上两极共得到气体4.48L
14. 已达到平衡的可逆反应，增大压强后，反应速率(v)变化如图所示，该反应是( )
A. N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)
B. C(s)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)
C. H2(g)+I2(g)⇌2HI(g)
D. 2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)
15. 某温度下进行2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3，该温度下甲、乙、丙三个相同的恒容密闭容器中，投入SO2(g)和O2(g)的起始浓度如下表所示。则下列判断不正确的是( )
起始浓度
甲
乙
丙
c(SO2)/mol⋅L−1
0.10
0.10
0.20
c(O2)/mol⋅L−1
0.10
0.20
0.20
A. 平衡时，甲中O2的转化率大于乙 B. 平衡时，丙中SO2转化率大于甲
C. 反应初始，丙的反应速率最快，甲最慢 D. 平衡时，丙中c(SO2)是甲中的2倍
16. 新能源汽车是国家战略产业的重要组成部分，LiFeO4电池是能源汽车关键部件之一，电池工作时的总反应为。充放电时，Li+在正极材料上脱嵌或嵌入，随之在石墨中发生了LixC6生成与解离。放电工作原理如图所示，下列说法错误的是( )
A. 电池进水将会大大降低其使用寿命
B. 放电时负极反应为：LixC6−xe−=6C+xLi+
C. 放电时，Li+通过隔膜移向负极，电子由电极a沿导线流向电极b
D. 充电时，电极a与电源负极连接，电极b与电源正极连接
17. 中国学者在水煤气变换[CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)ΔH]中突破了低温下高转化率与高反应速率不能兼得的难题，该过程是基于双功能催化剂(能吸附不同粒子)催化实现的。反应过程示意图如图，下列说法正确的是( )
A. 过程Ⅰ、过程Ⅲ均为放热过程
B. 图示可知H2O只参与了反应过程Ⅰ与Ⅲ
C. 使用催化剂降低了活化能，而水煤气变换反应的ΔH不变
D. 过程Ⅲ生成了具有极性共价键的H2、CO2
18. 可逆反应aA(g)+bB(g)⇌cC(g)+dD(s)△H=−QkJ/mol，反应过程中，当其它条件不变时，C在混合物中的含量与温度(T)的关系如图1所示，反应速率(v)与压强(p)的关系如图2所示。据图分析，以下说法正确的是( )
图 1 图 2
A. T1
B. 增大压强，B的转化率减小
C. 当反应达到平衡时，混合气体的密度不再变化
D. a+b>c+d
19. 反应“S2O82−(aq)+3I−(aq)=2SO42−(aq)+I3−(aq)”的速率方程可表示v=k⋅cmS2O82−⋅cnI−，其中k为速率常数，常温下，实验测得反应的数据如下：
实验编号
c∼S2O82−/mol⋅L−1
cI−/mol⋅L−1
υ/mol⋅L−1⋅min−1
①
1.0×10−4
1.0×10−2
6.5×10−7
②
2.0×10−4
1.0×10−2
1.3×10−6
③
4.0×10−4
1.0×10−2
2.6×10−6
④
2.0×10−4
2.0×10−2
2.6×10−6
下列说法错误的是( )
A. m=1；n=3 B. k=0.65L⋅mol−1⋅min−1
C. 增大压强，该反应速率不变 D. 升高温度，速率常数k增大
20. “绿水青山就是金山银山”，利用电池原理治理各种污染是今后科研的重要课题。某微生物电池在运行时可同时实现净化有机物污水、净化含Cr2O 72-废水(pH约为6)和淡化食盐水，其装置示意图如图。图中D和E为阳离子交换膜或阴离子交换膜。已知Cr3+完全沉淀所需的pH为5.6。下列说法不正确的是( )
A. C是正极室，E为阴离子交换膜
B. X为有机物污水，Z为待淡化食盐水
C. 理论上处理1mol的Cr2O 72-的同时可脱除6mol的NaCl
D. C室的电极反应式为Cr2O 72-+6e−+8H+=2Cr(OH)3↓+H2O
21. 能源是现代文明的原动力，通过化学方法可以使能量按人们所期望的形式转化，从而开辟新能源和提高能源的利用率。请回答下列问题：
(1)甲中甲烷燃料电池的负极反应式为___________。若甲中消耗3.2克氧气，则乙装置中铁电极上生成的气体体积(标况)为___________L。
(2)乙池中X为阳离子交换膜，石墨电极(C)作___________极，写出总反应的离子方程式___________。若将乙装置中两电极用导线直接相连，则铁发生吸氧腐蚀，写出铁电极反应式：___________。
(3)若丙中要实现铁上镀银，b电极材料为___________。若丙中以稀H2SO4为电解质溶液，电极材料b为铝，则能使铝表面生成一层致密的氧化膜，该电极反应式为___________。
(4)以铅蓄电池为电源，Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O，将CO2转化为乙烯的电解装置如图所示，电解所用电极均为惰性电极。
a为铅蓄电池的___________(填“正极”或“负极”)，写出电解池阳极的电极反应式___________。铅蓄电池放电时，负极反应式为___________。
22. 合成氨工业在国民生产中有重要意义，以下是关于合成氨的有关问题，请回答：
(1)2007年度诺贝尔化学奖获得者格哈德⋅埃特尔，确认了合成氨反应机理。673K时，各步反应的能量变化如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用“*”标注。
图中决速步骤的反应方程式为_________________________，该步反应的活化能Ea=___________kJ/mol。
(2)某小组进行工业合成氨N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH<0的模拟研究，在1L密闭容器中，分别加入0.1molN2和0.3molH2.实验①、②、③中c(N2)随时间(t)的变化如图所示。与实验①相比，实验②所改变的外界条件可能是__________________，实验③所改变的外界条件可能为__________________。
(3)400℃时，N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH<0，K1=0.5，则反应2NH3(g)⇌N2(g)+3H2(g)的化学平衡常数K2=___________，若某时刻测得NH3、N2和H2物质的量浓度均为1mol⋅L−1时，则该反应的υ正___________υ逆(填“<”、“>”或“=”)。
(4)某小组往一恒温恒压容器中充入9molN2和23molH2模拟合成氨的反应，下图为不同温度下平衡混合物中氨气的体积分数与总压强(P)的关系图。
①温度T1、T2、T3中，最大的是__________________。
②若体系在T2、60MPa下达到平衡如图，此时H2的平衡分压为___________MPa，(分压=总压×物质的量分数)，计算此时的平衡常数Kp=___________(MPa)−2.(用平衡分压代替平衡浓度计算，保留2位有效数字)
23. “低碳经济”已成为全世界科学家研究的重要课题。为减小和消除CO2对环境的影响，一方面世界各国都在限制其排放量，另一方面科学家加强了对CO2创新利用的研究。
(1)科学家们经过探索实践，建立了如图所示的CO2新循环体系：
根据上图分析，下列相关说法错误的是___________。
A. 化学变化中质量和能量都是守恒的
B. CO2和H2生成甲烷的反应中原子利用率为100%
C. 将CO2还原为甲醇能有效促进“碳中和”
D. 无机物和有机物可以相互转化
(2)研究证明，CO2可作为合成甲烷的原料，已知：
①CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g)ΔH=−41kJ⋅mol−1
②C(s)+2H2(g)⇌CH4(g)ΔH=−73kJ⋅mol−1
③2CO(g)⇌C(s)+CO2(g)ΔH=−171kJ⋅mol−1
写出CO与H2反应生成CH4和H2O(g)的热化学方程式：___________。
(3)工业上有一种“降碳”方法是用CO2生产燃料甲醇：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)。在容积为2L密闭容器中，充入1molCO2和3.25molH2在一定条件下发生反应，测得CO2、CH3OH(g)和H2O(g)的物质的量(n)随时间的变化如图所示：
①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H2)=___________，平衡时CO2的转化率为___________，平衡时甲醇的体积分数=___________。
②下列措施可以增大CO2平衡转化率的是___________。
A.在原容器中再充入1molCO2
B.在原容器中再充入1molH2
C.原容器中充入1mol氦气
D.使用更有效的催化剂
E.扩大容器的容积
F.将水蒸气从体系中分离
③一定比例的合成气在装有催化剂的反应器中反应12小时。体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图所示。温度为470K时，图中P点___________(填“是”或“不是”)处于平衡状态。490K之后，甲醇产率下降的原因是___________。
(4)碳排放是影响气候变化的重要因素之一、最近，科学家开发出一种新系统，“溶解”水中的二氧化碳，以触发电化学反应，生成电能和氢气，其工作原理如图所示。
①系统工作时，有机电解液___________(填“能”或“不能”)用含水电解液替换。
②写出二氧化碳生成氢气的电极反应式___________。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】A.农村推广风力发电、光伏发电可减少化石燃料的使用，有利于“碳达峰、碳中和”，A正确；
B.电解池的阳极失去电子，因此不能将港珠澳大桥钢骨架与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀，应该与负极相连，B错误；
C.升高温度，可使活化分子的百分数增大，因此反应速率加快，C正确；
D.催化剂活性受温度影响大，因此合成氨工业采用700K是因为该温度下速率较快且催化剂活性大，D正确；
答案选B。
2.【答案】A
【解析】燃烧热是指1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量，中和热是指稀的强酸和强碱溶液每生成1molH2O时放出的热量，据此分析解题：
A.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=−802.3kJ⋅mol−1符合燃烧热定义，A符合题意；
B.C(s)+12O2(g)=CO(g)ΔH=−393.5kJ⋅mol−1中C完全燃烧应该生成CO2，B不合题意；
C.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=−571.6kJ⋅mol−1中H2的系数不是1，C不合题意；
D.OH−(aq)+CH3COOH(aq)=CH3COO−(aq)+H2O(l)ΔH=−54.6kJ⋅mol−1CH3COOH是弱酸，D不合题意；
故答案为：A。
3.【答案】C
【解析】反应能否自发进行需要用复合判据，即△G=△H−T△S，当△G<0时反应自发进行，当△G>0反应不能自发进行。
A. 该反应是熵减的反应，故错误；
B.催化剂不能使不自发的反应变为自发反应，故错误；
C.根据题中信息分析，该反应常温下能自发进行，使用催化剂条件只是加快反应的速率，故正确；
D. 该反应常温下能自发进行，说明△G=△H−T△S，△G小于0，该反应是熵减的反应，说明因为正反应是放热反应，故错误。
故选C。
4.【答案】C
【解析】A.纯铜接电源负极，作阴极，电极反应式为Cu2++2e−=Cu，A正确；
B.粗铜接电源正极，作阳极，阳极上发生氧化反应，B正确；
C.阳极上Cu以及活泼性比Cu强的金属失电子，阴极上铜离子得电子生成Cu，溶解的金属与析出的金属不相等，所以CuSO4溶液的浓度发生改变，C错误；
D.Ag、Pt、Au等活泼性比Cu弱的金属在阳极不反应，形成阳极泥，所以利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属，D正确；
故答案为C。
5.【答案】D
【解析】A.反应物和生成物均为气体，故反应过程中气体的质量保持不变，容器的体积不变，故气体的密度一直保持不变，故混合物气体的密度不再改变不能说明反应达到平衡状态，A不合题意；
B.化学平衡的特征是正、逆反应速率相等，题干υ(A)：υ(D)=1：2未告知正反应速率还是逆反应速率，B不合题意；
C.化学平衡的特征之一是反应体系的各组分的浓度或百分含量保持不变，而不是相等或成比例，故A、B、C、D的物质的量相等不能说明反应达到化学平衡，C不合题意；
D.由反应方程式可知，反应前后气体的系数和发生改变，故反应过程中容器的压强一直在改变，故体系压强不再改变说明反应达到化学平衡了，D符合题意；
故答案为：D。
6.【答案】B
【解析】A.Cu+H2SO4=CuSO4+H2↑不是自发的氧化还原反应，故不能设计成原电池，故A错误；
B.Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2中Cu发生氧化反应做负极，原电池中阳离子向正极移动，故K+向FeCl3溶液移动，故B正确；
C.取出盐桥后不是闭合回路，无电流，故电流表不会偏转，故C错误；
D.由Al、Mg与氢氧化钠溶液组成的原电池，Al和氢氧化钠发生反应，Al发生氧化反应，故Al做负极，故D错误；
故选B。
7.【答案】A
【解析】A.铁粉、焦炭粉、盐溶液可构成原电池，发生吸氧腐蚀，该过程是缓慢氧化的放热过程，可延长放热时间，故A错误；
B.硅藻土具有疏松多孔结构，可作反应物的载体，增大反应物的接触面积，加快反应速率，故B正确；
C.铁粉、焦炭粉、盐溶液可构成原电池，发生吸氧腐蚀，因此过程中形成微小原电池，正极反应为：O2+2H2O+4e−=4OH−，故C正确；
D.生石灰与水反应生成强碱氢氧化钙，具有强腐蚀性，应该作有害垃圾分类处理，不能作普通垃圾处理，故D正确；
故选A。
8.【答案】D
【解析】A.Fe是固体，增加Fe用量其浓度不变，故不改变速率，A错误；
B.固体或纯液体的浓度为常数，故固体和纯液体不出现在化学平衡常数表达式中，故该反应的化学平衡常数表达式K=cCOcCO2，B错误；
C.升高温度，正反应速率加快，逆反应速率加快，C错误；
D.由题干信息可知，700℃时，k=1.47，900℃时，k=2.15，即升高温度K值增大，平衡正向移动，故该反应为吸热反应，D正确；
故答案为：D。
9.【答案】B
【解析】装置为电解池，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应；溶液中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动；要富集海水中的锂离子，则锂离子应该从海水进入到盐酸中，则b为阴极；a电极为阳极；阴极氢离子发生还原反应；b电极：2H++2e−=H2↑，以此解题。
A.由分析可知a为阳极，发生氧化反应，A错误；
B.由分析可知b为阴极，电极反应为：2H++2e−=H2↑，B正确；
C.b电极氢离子放电，b电极附近溶液的pH升高，C错误；
D.当有1molLi+通过交换膜，应该有1mole−转移，b电极反应为2H++2e−=H2↑，则生成气体0.5molH2，质量为0.5×2=1g，D错误；
故选B。
10.【答案】A
【解析】A.该反应是一个反应前后气体体积减小的反应，缩小容积增大压强浓度增大，反应速率增大，平衡正向移动，CO转化率增大，故A正确；
B.分离出CO2生成物浓度减小，反应速率减小，平衡正向移动，CO转化率增大，故B错误；
C.充入一定量的CO反应物浓度增大，反应速率增大，由于反应物CO不能完全转化，则CO转化率减小，故C错误；
D.该反应的正反应是放热反应，升高温度反应速率增大，但平衡向逆反应方向移动，抑制了CO的转化，所以CO的转化率降低，故D错误；
故选：A。
11.【答案】C
【解析】根据图示，电极A充电时为阴极，则放电时电极A为负极，负极上Cd失电子发生氧化反应生成Cd(OH)2，负极反应式为Cd−2e−+2OH−=Cd(OH)2，电极B充电时为阳极，则放电时电极B为正极，正极上NiOOH得电子发生还原反应生成Ni(OH)2，正极反应式为2NiOOH+2e−+2H2O=2Ni(OH)2+2OH−，放电时总反应为Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2，据此分析作答。
A.断开K2、合上K1，为放电过程，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能，A正确；
B.断开K1、合上K2，为充电过程，电极A与直流电源的负极相连，电极A为阴极，发生还原反应，电极反应式为Cd(OH)2+2e−=Cd+2OH−，B正确；
C.充电时，电极B发生氧化反应2Ni(OH)2−2e−+2OH−=2NiOOH+2H2O，C错误；
D.根据分析，放电时总反应为Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2，则镍镉二次电池总反应式为Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2，D正确；
故选C。
12.【答案】D
【解析】A.同一种物质的气态的能量大于液态的能量，反应放热，故ΔH<−196.6kJ⋅mol−1，故A错误；
B.恒温恒容条件下充入稀有气体，浓度不变，平衡不移动，故B错误；
C.平衡常数只与温度有关，故增大氧气浓度，平衡常数K不变，故C错误；
D.过程II的活化能减小，故可能使用了催化剂，故D正确；
故选D。
13.【答案】A
【解析】在饱和食盐水中含有的阳离子有Na+、H+，含有的阴离子有Cl−、OH−。由于离子放电能力：H+>Na+，Cl−>OH−，所以阴极上发生反应：2H++2e−=H2↑，H+放电使附近溶液中OH−浓度增大，反应产生NaOH；阳极上发生反应：2Cl−−2e−=Cl2↑，反应产生氯气。
A.离子交换膜只允许阳离子通过，可以防止氯气和氢气接触造成危险，故A正确；
B.阴极上发生反应：2H++2e−=H2↑，H+放电使附近溶液中OH−浓度增大，反应产生NaOH，pH增大，故B错误；
C.氯离子在阳极失电子生成氯气，离子交换膜只允许阳离子通过，原料NaCl溶液应从a位置补充，故C错误；
D.未指明标准状况，故D错误；
故选A。
14.【答案】C
【解析】根据题中图示，增大压强后正逆反应速率都增大，但平衡不移动，即反应前后气体物质化学计量数相等。
A. N2(g)+3H2(g)2NH3(g)气体体积缩小的反应，A不符；
B. C(s)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)气体体积增大的反应，B不符；
C. H2(g)+I2(g)2HI(g)反应前后气体的体积不变，C符合；
D. 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)气体体积缩小的反应，D不符；
故选C。
15.【答案】D
【解析】A.平衡时，乙和甲相比，相当于向甲容器的平衡体系中加入O2即得乙，故乙容器中平衡正向移动，SO2转化率增大，O2的转化率减小，故甲中O2的转化率大于乙，A正确；
B.平衡时，丙对于甲来说，若丙的体积是甲的两倍，则甲和丙达到等效平衡，此时SO2的转化率相等，事实上丙的体积等于甲的体积，相等于将丙容器压缩，增大压强上述平衡正向移动，SO2的转化率增大，故丙中SO2的转化率大于甲，B正确；
C.反应初始，由于丙容器中的反应物浓度最大，甲容器中反应物浓度最小，故丙的反应速率最快，甲最慢，C正确；
D.平衡时，若丙容器中SO2的转化率和甲容器中的相等，则有丙中c(SO2)是甲中的2倍，但由B项分析可知，丙中SO2的浓度小于甲中的2倍，D错误；
故答案为：D。
16.【答案】C
【解析】二次电池放电时是原电池，还原剂在负极失去电子发生氧化反应，正极上氧化剂得到电子发生还原反应，内电路中阴离子移向负极、阳离子移向正极，由图知，Li+向右侧区域移动，则电极b为原电池的正极、电极a为负极，据此回答。
A.电池进水，Li与水反应而消耗、放电能力下降，将会大大降低其使用寿命，A正确；
B.由图可知放电时负极反应为：LixC6−xe−=6C+xLi+，B正确；
C.在原电池中阳离子向正极移动，C错误；
D.据分析，放电时电极b为原电池的正极、电极a为负极，则充电时，电极a为阴极、与电源负极连接，电极b为阳极与电源正极连接，D正确；
故选C。
17.【答案】C
【解析】A.根据反应过程示意图，过程Ⅰ中水分子中的化学键断裂的过程，为吸热过程，故A错误；
B.根据反应过程示意图，过程Ⅰ中水分子中的化学键断裂，过程Ⅱ也是水分子中的化学键断裂的过程，过程Ⅲ中形成了水分子，因此H2O均参与了反应过程，故B错误；
C.催化剂不能改变反应的ΔH，因此使用催化剂降低了活化能，而水煤气变换反应的ΔH不变，故C正确；
D.过程Ⅲ中CO、氢氧原子团和氢原子形成了二氧化碳、水、和氢气，H2中的化学键为非极性键，故D错误；
故选C。
18.【答案】C
【解析】可逆反应，当其他条件一定时，温度越高，反应速率越大，达到平衡所用的时间越短．由图象可知T2>T1，温度越高，平衡时C的百分含量(C%)越小，故此反应的正反应为放热反应；当其他条件一定时，增大压强，正反应速率大于逆反应速率，说明平衡正移，所以正反应为气体物质的量减小的反应，即a+b>c。
A. 由以上分析可知T2>T1，Q<0，故A错误；
B. 由以上分析可知，该反应为正反应为气体物质的量减小的反应，增大压强，平衡正移，B的转化率增大，故B错误；
C. 反应前后气体体积不变，气体质量减少，所以密度减小，混合气体的密度不再变化即是平衡状态，故C正确；
D. 由以上分析可知，正反应为气体物质的量减小的反应，即a+b>c，但a+b>c+d不一定成立，故D错误；
故选：C。
19.【答案】A
【解析】A.对比实验①和②数据，可知m=1，对比实验②和④数据，可知n=1，故A错误；
B.将实验①数据带入速率方程，计算可得k=vc(S2O32-)×c(I-)=0.65×10-60.0001×0.01=0.65L⋅mol-1⋅min-1，B正确；
C.该反应没有气体参与反应，故改变压强，反应速率不变，C正确；
D.温度升高速率常数变大，反应速率变大，D正确；
故选A。
20.【答案】A
【解析】根据装置中电子的流向可知，该原电池中C室为正极区，Cr2O 72-离子在C室发生得电子的还原反应转化为Cr(OH)3沉淀，电极反应式为Cr2O 72-+6e−+8H+=2Cr(OH)3↓+H2O，装置A室是负极区，负极上有机物失电子发生氧化反应，原电池工作时，阳离子移向正极，阴离子移向负极，所以X为有机物污水，Y为含Cr2O 72-废水，据此分析解答。
A.该原电池中碳布电极为正极，放电时阳离子移向正极，阴离子移向负极，为了淡化食盐水，则Na+移向C室，Cl−移向A室，所以E为阳离子交换膜，故A错误；
B.该原电池中碳布电极为正极，含Cr2O 72-废水在正极区发生得电子的还原反应，含有机物污水在负极区发生失电子的氧化反应，所以X为有机物污水，Y为含Cr2O 72-废水，Na+移向C室，Cl−移向A室，Z为待淡化食盐水，故B正确；
C.该原电池正极电极反应式为Cr2O 72-+6e−+8H+=2Cr(OH)3↓+H2O，则理论上处理1mol的Cr2O 72-的同时转移电子6mol，即Na+、Cl−分别定向移动6mol，即可脱除6mol的NaCl，故C正确；
D.该原电池中C室为正极区，Cr2O 72-离子在C室发生得电子的还原反应转化为Cr(OH)3沉淀，电极反应式为Cr2O 72-+6e−+8H+=2Cr(OH)3↓+H2O，故D正确；
故选A。
21.【答案】(1)CH4−8e−+10OH−=CO 32−+7H2O；4.48
(2)阳；2Cl−+2H2OCl2↑+H2↑+2OH−；Fe−2e−=Fe2+
(3)银；2Al−6e−+3H2O=Al2O3+6H+
(4)负极；2H2O−4e−=O2↑+4H+；Pb−2e−+SO 42−=PbSO4
【解析】(1)碱性甲烷燃料电池甲中，通入燃料甲烷的Pt电极是负极，通入氧气的Pt电极是正极，甲烷发生失电子的氧化反应生成碳酸根离子，负极反应式为CH4−8e−+10OH−=CO 32−+7H2O，乙装置为电解池，与原电池负极相接的Fe为阴极，石墨(C)电极为阳极，阴极反应式为2H++2e−=H2↑，甲中消耗3.2克氧气，氧气的物质的量是0.1mol，转移0.4mol电子，则依据电子得失守恒可知乙装置中铁电极上生成的氢气是0.2mol，气体体积(标况)为0.2mol×22.4L/mol=4.48L；
(2)乙装置为电解池，乙池中X为阳离子交换膜，与原电池负极相接的Fe为阴极，石墨电极(C)作阳极，氯离子放电，则总反应的离子方程式为2Cl−+2H2OCl2↑+H2↑+2OH−。若将乙装置中两电极用导线直接相连，则铁作负极，发生吸氧腐蚀，铁电极反应式为Fe−2e−=Fe2+。
(3)若丙中要实现铁上镀银，b电极与电源正极相连，作阳极，则b电极材料为银。若丙中以稀H2SO4为电解质溶液，电极材料b为铝，则能使铝表面生成一层致密的氧化膜，该氧化膜是氧化铝，则该电极反应式为2Al−6e−+3H2O=Al2O3+6H+；
(4)将CO2转化为乙烯，碳元素化合价降低，得到电子，该电极是阴极，因此a为铅蓄电池的负极，电解池阳水失去电子转化为氧气，电极反应式为2H2O−4e−=O2↑+4H+。铅蓄电池放电时，负极铅失去电子，反应式为Pb−2e−+SO 42−=PbSO4。
22.【答案】(1)12N2*+32H2*=N+3H；62
(2)使用催化剂；升高温度
(3)2；>
(4)①T3；②15；0.043
【解析】(1)图1中各个反应中活化能最大的一步反应为：12N2*+32H2*=N+3H，即为决速步骤，该步反应的活化能Ea=(17+45)kJ/mol=62kJ/mol；
(2)由图可知，与实验①相比，实验②到达平衡所以时间较短，反应速率较快，但平衡时氮气的浓度不变，改变条件平衡不移动，该反应正反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡会移动，故实验②应是使用催化剂，实验③到达平衡所以时间较短，反应速率较快，平衡时氮气的浓度增大，改变条件平衡逆向移动，该反应正反应是体积减小的放热反应，故为升高温度；故答案为：使用催化剂；升高温度；
(3)400℃时，N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH<0，K1=c2(NH3)c(N2)c3(H2)=0.5，则反应2NH3(g)⇌N2(g)+3H2(g)的化学平衡常数K2=c(N2)c3(H2)c2(NH3)=1K1=10.5=2，若某时刻测得NH3、N2和H2物质的量浓度均为1mol⋅L−1时，Qc=c(N2)c3(H2)c2(NH3)=1×1=1<2，反应还在向正方向进行，则该反应的υ正>υ逆；
(4)①由题干信息可知，N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH<0，故等压下升高温度，平衡逆向移动，NH3的体积分数减小，由图中信息可知温度最高的为T3；
②若体系在T2、60MPa下达到平衡，相同温度下，气体的体积分数等于其物质的量分数，
设转化的n(N2)=xmol， ，相同条件下气体的体积之比等于其物质的量之比，则氨气的物质的量分数=2x9-x+23-3x+2x=60%，x=6mol，则平衡时氮气、氢气、氨气物质的量分别为3mol、5mol、12mol，气体总物质的量=(3+5+12)mol=20mol，此时H2的平衡分压为=5mol20mol×60MPa=15MPa，氮气的分压=3mol20mol×60MPa=9MPa，氨气分压=12mol20mol×60MPa=36MPa，此时的平衡常数Kp=p(NH)p(H)×p(N)=(36MPa)(15MPa)×9MPa=0.043(MPa)2。
23.【答案】(1)B
(2)CO(g)+3H2(g)⇌CH4(g)+H2O(g)ΔH=−203kJ⋅mol−1
(3)①0.1125mol/(L⋅min)；75%；27.3%②BF ③不是；该反应是放热反应，达到平衡后升高温度，平衡逆向移动，且催化剂活性降低
(4)①.不能 ②2CO2+2H2O+2e−=2HCO 3−+H2
【解析】【小问1详解】
A.化学反应中元素种类不变、原子数目不变，则化学变化中质量和能量都是守恒的，故A正确；
B.由原子守恒可知，CO2和H2生成甲烷的反应中原子利用率小于100%，故B错误；
C.由图可知，甲醇燃烧转化为二氧化碳，又可以将二氧化碳还原为甲醇，则能有效促进“碳中和”，故C正确；
D.由图可知，甲醇可以转化为二氧化碳，二氧化碳也可以转化为甲醇，无机物和有机物可以相互转化，故D正确；
故答案为：B。
【小问2详解】
已知：①CO(g)+H2O(g)⇌H2(g)+CO2(g)ΔH=−41kJ⋅mol−1；②C(s)+2H2(g)⇌CH4(g)ΔH=−73kJ⋅mol−1；③2CO(g)⇌C(s)+CO2(g)ΔH=−171kJ⋅mol−1；根据盖斯定理，②+③-①可以得到：CO(g)+3H2(g)⇌CH4(g)+H2O(g)ΔH=−171kJ⋅mol−1−73kJ⋅mol−1+41kJ⋅mol−1=−203kJ⋅mol−1。
【小问3详解】
①由图可知，10min达平衡时甲醇的浓度变化量为0.75mol÷2L=0.375mol/L，所以v(CH3OH)=.375mol/L10min=0.0375mol/(L⋅min)，速率之比等于化学计量数之比，所以v(H2)=3v(CH3OH)=3×0.0375mol/(L⋅min)=0.1125mol/(L⋅min)；平衡时CO2的转化率为1mol-0.25mol1mol×100%=75%；平衡时甲醇的体积分数为1mol-0.25mol0.25mol+0.75mol+0.75mol+3.25mol-2.25mol×100%=27.3%；
②A.在原容器中再充入1molCO2，平衡正向移动，但是二氧化碳的平衡转化率减小，故A不选；
B.在原容器中再充入1molH2，平衡正向移动，二氧化碳的平衡转化率增大，故B选；
C.在原容器中充入1mol氦气，平衡不移动，二氧化碳的平衡转化率不变，故C不选；
D.使用更有效的催化剂，平衡不移动，二氧化碳的平衡转化率不变，故D不选；
E.该反应是气体体积减小的反应，扩大容器的容积，压强减小，平衡逆向移动，二氧化碳的平衡转化率减小，故E不选；
F.将水蒸气从体系中分离，平衡正向移动，二氧化碳的平衡转化率增大，故F选；
故选BF；
③温度为470K时，图中P点甲醇产率不是最大，所以反应还没有达到平衡，P点不是处于平衡状态；在490K以前，反应还没有达到平衡，甲醇的产率随着温度的升高而增大；490K以后，甲醇产率下降的原因是：该反应是放热反应，达到平衡后升高温度，平衡逆向移动，且催化剂活性降低。
【小问4详解】
①金属Na会和水反应生成氢气和氢氧化钠，系统工作时，有机电解液不能用含水电解液替换；
②二氧化碳生成氢气的电极反应式为：2CO2+2H2O+2e−=2HCO 3−+H2。
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