Question

【題目】研究CO2的利用對促進(jìn)低碳社會的構(gòu)建具有重要的意義。

（1） 在一定條件下將CO2 和H2轉(zhuǎn)化為甲醇蒸氣和水蒸氣的相關(guān)反應(yīng)有：

CO2(g) +H2(g)CO(g)+H2O(g) △H1=+41KJ/mol

CO(g) +2H2(g)CH3OH(g) △H2=-90KJ/mol

則由CO2和H2轉(zhuǎn)化為甲醇蒸氣和水蒸氣的熱化學(xué)方程式為_____________________________________。

（2）在一定溫度下，向2L固定容積的密閉容器中通入2molCO2、3molH2，發(fā)生反應(yīng)CO2(g) +3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g) △H3<0。測得CO2(g)和CH3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化如圖所示。

①能說明該反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)的是________________________。

A.單位時(shí)間內(nèi)有3n molH-H鍵斷裂，同時(shí)又有2n mol O-H鍵斷裂

B.混合氣體的密度不隨時(shí)間變化

C.體系中n(CO2)/n(H2)=1∶1，且保持不變

D. CO2的體積分?jǐn)?shù)在混合氣體中保持不變

②下列措施能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是_______________。

A.升高溫度 B.恒溫恒容下，再充入2molCO2、3molH2

C.使用高效催化劑 D.恒溫恒容充入He使體系壓強(qiáng)增大

③計(jì)算該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_________（保留3位有效數(shù)字）；若使K的值變?yōu)?/span>1，則應(yīng)采取的措施是___________________________。

A.增大壓強(qiáng) B.恒壓加入一定量H2 C. 升高溫度 D. 降低溫度

（3）捕捉CO2可以利用Na2CO3溶液。用100mL 0.1mol/LNa2CO3溶液完全捕捉0.44gCO2氣體（溶液體積變化不變），所得溶液中c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3)=________ mol/L

（4）被譽(yù)為改變未來世界的十大科技之一的燃料電池是一種新型的無污染、無噪音、高效率的汽車動力和發(fā)電設(shè)備，正以勢不可擋之勢擠入汽車工業(yè)和電力工業(yè)。寫出甲醇燃料電池堿性電解質(zhì)（鉑為兩極。電解液為KOH 溶液）的負(fù)極電極反應(yīng)：___________________________________________。

Answer 1

【答案】 CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49kJ/mol CD B 0.198 D 0.2 CH3OH-6e-+8OH-==CO32-+6H2O

【解析】（1） 在一定條件下將CO2 和H2轉(zhuǎn)化為甲醇蒸氣和水蒸氣的相關(guān)反應(yīng)有： ①CO2(g) +H2(g)CO(g)+H2O(g) △H1=+41KJ/mol，②CO(g) +2H2(g)CH3OH(g) △H2=-90KJ/mol，依據(jù)蓋斯定律①+②則由CO2和H2轉(zhuǎn)化為甲醇蒸氣和水蒸氣的熱化學(xué)方程式為CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O (g) △H=-49kJ/mol；（2）①A．單位時(shí)間內(nèi)有3n molH-H鍵斷裂，同時(shí)有2n mol O-H鍵斷裂，沒有指明是水中的O-H鍵還是甲醇中的O-H鍵，不能判定平衡，故A不選；B．氣體的質(zhì)量、體積始終不變，混合氣體的密度不隨時(shí)間變化，不能判定平衡，故B不選；C．反應(yīng)物的起始量不同，體系中n（CO2）/n（H2）=1：1，且保持不變，符合特征“定”，為平衡狀態(tài)，故C選；D．CO2的體積分?jǐn)?shù)在混合氣體中保持不變，符合特征“定”，為平衡狀態(tài)，故D選；故選CD；②A、該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動，故A不選；恒溫恒容下，再充入2molCO2、3molH2，相當(dāng)于體積減小一半，壓強(qiáng)增大，平衡正向移動，使n（CH3OH）/n（CO2）增大，故B選；C、使用高效催化劑，平衡不移動，故C不選；D、恒溫恒容充入He（g），平衡不移動，故D不選；故選B。③結(jié)合起始量及圖象可知，

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O (g)

開始 1 1.5 0 0

轉(zhuǎn)化 0.25 0.75 0.25 0.25

平衡 0.75 0.75 0.25 0.25

K==≈0.198；若使K的值變?yōu)?，應(yīng)使平衡正向移動，且K與溫度有關(guān)，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則只有降低溫度，故選D。（3）100mL0.1mol·L－1Na2CO3的溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量為0.1L×0.1mol·L－1=0.01mol，0.44gCO2CO2的物質(zhì)的量為=0.01mol，發(fā)生反應(yīng)Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3，二者恰好反應(yīng)生成0.02mol的NaHCO3，由物料守恒可知，c（HCO3－）+c（CO32－）+c（H2CO3）=c（Na＋）==0.2mol·L－1。

（4）在甲醇燃料電池中，負(fù)極上是燃料甲醇發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，在堿性環(huán)境下，電極反應(yīng)為2CH4O+16OH－-12e－=2CO32－+12H2O。