则总反应可表示为 H2O+CO2H2+CO+O2 。
【考点】BH：原电池和电解池的工作原理；CB：化学平衡的影响因素；CP：化学平衡的计算；DA：pH的简单计算．
【分析】（1）K2＝
﹣
＝5×10
2﹣
+
﹣11
，则c（H）＝
+
，当c
（HCO3）＝c（CO3），c（H）＝5×10（HCO3）＜＜c（CO3）； K2＝
﹣﹣
﹣11
，pH在10.3，如果溶液的pH＝13，则c
2﹣
＝5×10
2﹣
﹣11
，溶液pH＝10，c（H）＝10
+﹣10
mol/L，计算所得溶
液c（HCO3）：c（CO3）；
（2）①①C（s）+2H2（g）═CH4（g）△H＝﹣75kJ?mol ②C（s）+O2（g）＝CO2（g）△H＝﹣394kJ?mol ③C（s）+O2（g）＝CO（g）△H＝﹣111kJ?mol
将方程式2③﹣①﹣②得CH4（g）+CO2（g）═2CO（g）+2H2（g），△H进行相应的改变；
要提高CH4平衡转化率应该使平衡正向移动，但是不能通过增大甲烷浓度实现； 达到平衡时CO2的转化率是50%，根据方程式知，参加反应的n（CO2）＝n（CH4）＝1mol×50%＝0.5mol，生成的n（CO）＝n（H2）＝1mol， 该化学反应CH4（g）+CO2（g）═2CO（g）+2H2（g）， 开始（mol/L）1 0.5 0 0 反应（mol/L）0.25 0.25 0.5 0.5 平衡（mol/L）0.75 0.25 0.5 0.5 化学平衡常数K＝
；
﹣1﹣1
﹣1
②消碳反应越容易发生，催化剂活性越好，消碳反应所需活化能越低，消碳反应越容易进行；
（3）电解池阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，根据与X极相连的电极产生的气体判断，阴极产生H2、CO，阳极产生氧气，电解池阴极发生还原反应，电解H2O﹣CO2
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2﹣
混合气体制备H2和CO，阴极：水中的氢原子得到电子生成氢气，H2O+2e═H2↑+O，二氧化碳得到电子生成一氧化碳，CO2+2e═CO+O； 【解答】解：（1）K2＝
﹣
﹣
﹣
2﹣
＝5×10
2﹣
+
﹣11
，则c（H）＝
+
，
当c（HCO3）＝c（CO3），c（H）＝5×10
﹣
﹣11
，pH在10.3，如果溶液的pH＝13，
2﹣
则c（HCO3）＜＜c（CO3），所以该溶液中所得阴离子为CO3， K2＝
﹣
2﹣
＝5×10
2﹣
﹣11
，溶液pH＝10，c（H）＝10
+﹣10
mol/L，计算所得溶
液c（HCO3）：c（CO3）＝2：1， 故答案为：CO3；2：1；
（2）①①C（s）+2H2（g）═CH4（g）△H＝﹣75kJ?mol ②C（s）+O2（g）＝CO2（g）△H＝﹣394kJ?mol ③C（s）+O2（g）＝CO（g）△H＝﹣111kJ?mol
将方程式2③﹣①﹣②得CH4（g）+CO2（g）═2CO（g）+2H2（g），△H＝2（﹣111kJ?mol）﹣（﹣75kJ?mol）﹣（﹣394kJ?mol）＝+247kJ/mol；
要提高CH4平衡转化率应该使平衡正向移动，但是不能通过增大甲烷浓度实现，该反应的正反应是一个反应前后气体体积增加的吸热反应，升高温度、减小压强能使平衡正向移动，增大甲烷转化率，故选C。
达到平衡时CO2的转化率是50%，根据方程式知，参加反应的n（CO2）＝n（CH4）＝1mol×50%＝0.5mol，生成的n（CO）＝n（H2）＝1mol， 该化学反应CH4（g）+CO2（g）═2CO（g）+2H2（g）， 开始（mol/L）1 0.5 0 0 反应（mol/L）0.25 0.25 0.5 0.5 平衡（mol/L）0.75 0.25 0.5 0.5 化学平衡常数化学平衡常数K＝故答案为：+247；C；；
②根据表中数据知，催化剂X较催化剂Y，积碳反应时，活化能低，反应速率快，消碳反应时，活化能高，反应速率慢，综合考虑，催化剂X较催化剂Y更利于积碳反应，不
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﹣1
﹣1
﹣1
﹣1﹣1
﹣1
2﹣
＝＝；
利于消碳反应，会降低催化剂活性；
故答案为：劣于；催化剂X较催化剂Y，积碳反应时，活化能低，反应速率快，消碳反应时，活化能高，反应速率慢，综合考虑，催化剂X较催化剂Y更利于积碳反应，不利于消碳反应，会降低催化剂活性；
（3）①根据图示知：与X相连的电极产生CO，电解H2O﹣CO2混合气体，二氧化碳得到电子生成一氧化碳，发生还原反应，电解池阴极发生还原反应，所以X是电源的负极， 故答案为：负；
②电解H2O﹣CO2混合气体制备H2和CO，根据图示知：阴极产生H2、CO，阳极产生氧气，所以总反应为：H2O+CO2故答案为：H2O+CO2
H2+CO+O2，
H2+CO+O2。
【点评】本题考查化学反应原理，涉及盖斯定律、化学平衡计算、外界条件对化学平衡影响、原电池原理等知识点，侧重考查学生分析、推断及图象分析能力，正确理解题给信息是解本题关键，掌握基础是解题关键，题目难度中等。
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2019年天津市南开区高考化学二模试卷 带答案详解
