Question

（16分）Ⅰ．如何降低大氣中CO₂的含量及有效利用CO₂，目前已引起各國普遍重視。

（1）工業上有一種方法是用CO₂來生產燃料甲醇。為探究反應原理，現進行如下實驗，在體積為1 L的密閉容器中，充入1 mol CO₂和3mol H₂，在500℃下發生反應：

CO₂(g)＋3H₂(g)  CH₃OH(g)＋H₂O(g)。

實驗測得CO₂(g)和CH₃OH(g)的濃度隨時間變化如下圖1所示。                                            

①從反應開始到平衡，氫氣的平均反應速率v(H₂)＝_____________________；

②圖2是改變溫度時H₂的化學反應速率隨時間變化的示意圖，則該反應的正反應是

     熱（填“吸”或“放”）反應。

③該反應的平衡常數K為      （保留兩位小數）。若提高溫度到800℃進行，達平衡時，K值       （填“增大”、“減小”或“不變”），

④500℃達平衡時，CH₃OH的體積分數ω為        。

（2）在載人航天器的生態系統中，不僅要求分離去除CO₂，還要求提供充足的O₂。某種電化學裝置可實現如下轉化：2CO₂＝2CO＋O₂，CO可用作燃料。已知該反應的陽極反應為：4OH^－－4e^－＝O₂↑＋2H₂O，則陰極反應式為_________      ____  ___。

Ⅱ．工業上可利用煤的氣化產物（CO和H₂）合成二甲醚（CH₃OCH₃），其三步反應如下：

②    2H₂ (g)＋CO(g)CH₃OH (g)         ΔH＝ －90.8 kJ·mol^-1

②2CH₃OH(g) CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g)   ΔH＝ －23.5 kJ·mol^-1

③CO(g)＋H₂O(g) CO₂ (g)＋H₂(g)      ΔH＝ －41.3 kJ·mol^-1

（3）總合成反應的熱化學方程式為__________                         _   。

（4）一定條件下的密閉容器中，上述總反應達到平衡時，要提高CO的轉化率，可以采取的措施是__________（填字母代號）。

A．高溫高壓          B．加入催化劑        C．減少CO₂的濃度

D．增加CO的濃度    E．分離出二甲醚

（5）已知反應②2CH₃OH(g)  CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g)在某溫度下的平衡常數K = 400。此溫度下，在密閉容器中加入CH₃OH，反應到某時刻測得各組分的濃度如下：

物質	CH3OH	CH3OCH3	H2O
c / mol·L-1	0.44	0.60	0.60

此時，v (正) _____ v (逆) （填“＞”、“＜”或“＝”）。

 

Answer 1

Ⅰ．（1）①  0.225 mol·L^-1·min^-1 （2分）；   

②  放 （1分）

③ 5.33 （2分） ； 減小（1分） ；   

④  30% 或 0.30 （2分）

（2）2CO₂＋2H₂O＋4e^－＝2CO＋4OH^－  （2分）

Ⅱ．（3）3H₂(g)＋3CO(g) CH₃OCH₃(g)＋CO₂(g)   ΔH ＝ －246.4 kJ·mol^-1（3分）

（4） C E （2分） ；

（5）＞ （1分）

解析:略