Question

【題目】空氣中CO2含量偏高會產生溫室效應，也會對人體健康造成影響；CO2的用途廣泛，合理使用則可緩解由CO2累積所產生的溫室效應，實現CO2的良性循環。

（1）一定條件下CO2可制得Na2CO3、NaHCO3等。

①等物質的量濃度的Na2CO3、NaHCO3溶液，堿性前者____后者（填“>”“<”或“=”）。

②有下列五種物質的量濃度均為0.1mol/L的電解質溶液，將其稀釋相同倍數時，其中pH變化最大的是__（填字母編號）。

A．Na2CO3

B．NaHCO3

C．NaAlO2

D．CH3COONa

E．NaOH

（2）已知反應Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g) ΔH＝a kJ/mol，測得在不同溫度下，

該反應的平衡常數K隨溫度的變化如下：

溫度(℃)	300	500	700
K	3.00	3.47	4.40

上述反應中a_______0（填“>”、“<”或“=”)；在2L密閉容器中300℃下進行反應，若Fe和CO2的起始量均為4 mol，當達到平衡時CO2的轉化率為________。

（3）目前工業上可以用CO2和H2在230℃、催化劑條件下反應生成甲醇蒸汽和水蒸氣。下圖為恒壓容器中0.5 mol CO2和1.5 mol H2反應轉化率達80%時的能量變化示意圖。則該反應的熱化學方程式為__________。

（4）人工光合作用能夠借助太陽能，用CO2和H2O制備化學原料。下圖是制備HCOOH的示意圖，根據要求回答問題：

①催化劑b表面的電極反應式為__________。

②經測定，若每分鐘通過質子交換膜的H+的物質的量為40mol，則每小時可產生O2_____kg。

Answer 1

【答案】> E > 75% CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H =－49 kJ/mol CO2+2e－+2H+=HCOOH 19.2

【解析】

（1）①等物質的量濃度的Na2CO3、NaHCO3溶液，Na2CO3的水解程度更大，故Na2CO3溶液的堿性較強，故堿性前者>后者；

②Na2CO3 、NaHCO3、NaAlO2 、CH3COONa都是強堿弱酸鹽，稀釋時會促進水解，所以溶液的堿性變化較小，NaOH完全電離，稀釋時堿性變化最大，選E；

（2）從表中看出，隨著溫度的升高平衡常數增大，故升高溫度平衡向正反應方向移動，則正反應方向是吸熱反應，故a>0；Fe和CO2的起始量均為4 mol，則CO2的其實濃度為2mol/L，設CO2反應了x mol/L，根據反應方程式，則有：

Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)

c（起始）mol/L 2 0

c（變化）mol/L x x

c（平衡）mol/L 2-x x

K=c(CO)/ c(CO2)= x/(2-x)=3，得：x=1.5 mol/L，CO2的轉化率為：1.5 mol÷L/2 mol/L=0.75 =75%；

（3）從圖看出反應物的能量高于生成物的能量，故反應是放熱反應，再根據能量的變化圖，知道0.5 mol CO2和1.5 mol H2反應轉化率達80%時放熱為：19.6 kJ，那么1mol CO2和3mol H2反應放出熱量為49kJ，則熱化學方程式為：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H =－49 kJ/mol；

（4）①根據電子的移動方向知道b是正極，正極發生還原反應，元素的化合價降低，CO2在正極反應生成HCOOH，電極反應為：CO2+2e－+2H+=HCOOH；

②根據2O2-→O2，轉移的電子為4e-，若每分鐘通過質子交換膜的H+的物質的量為40mol，那么轉移的電子也為40mol，則可生成O2的物質的量為10mol，一小時可以生成600mol，質量為：600mol×32g/mol=19200g= 19.2 kg。