Question

【題目】研究CO2的利用對促進低碳社會的構建具有重要的意義。

（1） 在一定條件下將CO2 和H2轉化為甲醇蒸氣和水蒸氣的相關反應有：

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轉化為甲醇蒸氣和水蒸氣的熱化學方程式為_____________________________________。

（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CO2(g) +3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g) △H3<0。測得CO2(g)和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示。

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

A.單位時間內有3n molH-H鍵斷裂，同時又有2n mol O-H鍵斷裂

B.混合氣體的密度不隨時間變化

C.體系中n(CO2)/n(H2)=1∶1，且保持不變

D. CO2的體積分數(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使體系壓強增大

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

A.增大壓強 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（鉑為兩極。電解液為KOH 溶液）的負極電極反應：___________________________________________。

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轉化為甲醇蒸氣和水蒸氣的相關反應有： 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轉化為甲醇蒸氣和水蒸氣的熱化學方程式為CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O (g) △H=-49kJ/mol；（2）①A．單位時間內有3n molH-H鍵斷裂，同時有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．氣體的質量、體積始終不變，混合氣體的密度不隨時間變化，不能判定平衡，故B不選；C．反應物的起始量不同，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的體積分數(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、該反應為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，故A不選；恒溫恒容下，再充入2molCO2、3molH2，相當于體積減小一半，壓強增大，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)?，應使平衡正向移動，且K與溫度有關，該反應為放熱反應，則只有降低溫度，故選D。（3）100mL0.1mol·L－1Na2CO3的溶液中溶質的物質的量為0.1L×0.1mol·L－1=0.01mol，0.44gCO2CO2的物質的量為=0.01mol，發(fā)生反應Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3，二者恰好反應生成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，負極上是燃料甲醇發(fā)生失電子的氧化反應，在堿性環(huán)境下，電極反應為2CH4O+16OH－-12e－=2CO32－+12H2O。