Question

（2012?信陽二模）如何降低大氣中CO₂的含量及有效地開發利用CO₂引起了全世界的普遍重視．為減小和消除CO₂對環境的影響，一方面世界各國都在限制其排放量，另一方面科學家加強了對CO₂創新利用的研究．
（1）目前工業上有一種方法是用CO₂來生產燃料甲醇．為探究該反應原理，進行如下實驗：某溫度下，在容積為2L的密閉容器中，充入1mol CO₂和3.25mol H₂在一定條件下發生反應，測得CO₂、CH₃OH（g）和H₂O（g）的物質的量（n）隨時間變化如右圖所示：
①從反應開始到平衡，氫氣的平均反應速率v（H₂）=

0.1125mol/（L?min）

．
②下列措施中一定不能使CO₂的轉化率增大的是

ACD

．
A．在原容器中再充入1mol CO₂        B．在原容器中再充入1mol H₂
C．在原容器中充入1mol氦氣         D．使用更有效的催化劑
E．縮小容器的容積                  F．將水蒸氣從體系中分離
（2）常溫常壓下，飽和CO₂水溶液的pH=5.6，c（H₂CO₃）=1.5×10^-5mol/L．若忽略水的電離及H₂CO₃的第二級電離，則H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺的電離平衡常數K=

4.2×10^-7

．（已知：10^-5.6=2.5×10^-6）．
（3）標準狀況下，將4.48L CO₂通入200mL 1.5mol/L的NaOH溶液，所得溶液中離子濃度由大到小的順序為

c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）

．
（4）如圖是甲醇燃料電池（電解質溶液為KOH溶液）的結構示意圖，則a處通入的是

甲醇

（填“甲醇”或“氧氣”），其電極上發生的電極反應式為

CH₃OH+8OH^--6e^-═CO₃^2-+6H₂O

．
（5）已知，常溫下K_sp（AgCl）=2.0×10^-10，K_sp（AgBr）=5.4×10^-13．向AgNO₃溶液中加入KBr和KCl，當兩種沉淀共存時，溶液中c（Br^-）和c（Cl^-）的比值為

2.7×10^-3

．

Answer 1

分析：（1）①反應的方程式為CO₂+3H₂═CH₃OH+H₂O，根據反應速率之比等于化學計量數之比計算氫氣的反應速率；
②使CO₂的轉化率增大須使平衡向正反應方向移動，可采取的措施有增大壓強、分離生成物或增加另一種反應物等措施；
（2）根據平衡常數K=

c(HC O - 3 )×c(H+)

c(H2CO3)

計算；
（3）4.48LCO₂通入200mL1.5mol/L的NaOH溶液反應后生成0.01molNa₂CO₃和0.01molNaHCO₃，CO₃^2-水解大于HCO₃^-離子的水解，溶液呈堿性，以此判斷離子濃度大小；
（4）在堿性電解質溶液中通入甲醇，甲醇被氧化為CO₃^2-離子，甲醇應為原電池的負極，發生氧化反應，電極反應式為CH₃OH+8OH^--6e^-═CO₃^2-+6H₂O；
（5）當兩種沉淀共存時，Ag⁺離子濃度相同，根據溶度積常數計算兩種離子的濃度比值．

解答：解：（1）①反應的方程式為CO₂+3H₂═CH₃OH+H₂O，反應中v（H₂）=3v（CO₂）=

0.75mol 2L

10min

×3=0.1125mol/（L?min），故答案為：0.1125mol/（L?min）；
②使CO₂的轉化率增大須使平衡向正反應方向移動，可采取的措施有增大壓強、分離生成物或增加另一種反應物等措施，在原容器中再充入1molCO₂，雖然平衡向正反應移動，
但轉化的量比較少，反而導致CO₂的轉化率降低，在原容器中充入1mol氦氣和使用催化劑，平衡不移動，故答案為：ACD；
（2）K=

c(HC O - 3 )×c(H+)

c(H2CO3)

=

10-5.6×10-5.6

1.5×10-5

=4.2×10^-7，故答案為：4.2×10^-7；
（3）4.48LCO₂通入200mL1.5mol/L的NaOH溶液反應后生成0.01molNa₂CO₃和0.01molNaHCO₃，CO₃^2-水解大于HCO₃^-離子的水解，則c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-），溶液呈堿性，則
c（OH^-）＞c（H⁺），兩種鹽水解程度較小，則c（CO₃^2-）＞c（OH^-），故為c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（4）在堿性電解質溶液中通入甲醇，甲醇應為原電池的負極，發生氧化反應，甲醇被氧化為CO₃^2-離子，負極反應為CH₃OH+8OH^--6e^-═CO₃^2-+6H₂O，
故答案為：甲醇；CH₃OH+8OH^--6e^-═CO₃^2-+6H₂O；
（5）當兩種沉淀共存時，Ag⁺離子濃度相同，根據溶度積常數計算，c（Br^-）=

Ksp(AgBr)

c(Ag+)

，c（Cl^-）=

Ksp(AgCl)

c(Ag+)

，則

c(Br-)

c(Cl-)

=

Ksp(AgBr)

Ksp(AgCl)

=

5.4×10-13

2.0×10-10

=2.7×10^-3．
故答案為：2.7×10^-3．

點評：本題考查較為綜合，涉及反應速率、化學平衡、鹽類的水解、原電池以及難溶電解質的溶解平衡的等知識，題目難度較大，本題易錯點為平衡移動和離子濃度大小的比較兩個問題，做題時注意把握做題的方法．