Question

【題目】由于溫室效應(yīng)和資源短缺等問(wèn)題，如何降低大氣中的CO2含量并加以開(kāi)發(fā)利用，引起了各國(guó)的普遍重視．目前工業(yè)上有一種方法是用CO2生產(chǎn)燃料甲醇．一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g），如圖表示該反應(yīng)進(jìn)行過(guò)程中能量（單位為kJmol﹣1）的變化．
（1）關(guān)于該反應(yīng)的下列說(shuō)法中，其△H0．（填“大于”、“小于”或“等于”），且在（填“較高”或“較低”）溫度下有利于該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行．
（2）該反應(yīng)平衡常數(shù)K的表達(dá)式為
（3）溫度降低，平衡常數(shù)K（填“增大”、“不變”或“減小”）．
（4）若為兩個(gè)容積相同的密閉容器，現(xiàn)向甲容器中充入1mol CO2（g）和3molH2（g），乙容器中充入1molCH3OH（g）和1molH2O（g），在相同的溫度下進(jìn)行反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)，甲容器內(nèi)n（CH3OH ）（填“大于”“小于”或“等于”）乙容器內(nèi)n（CH3OH ）
（5）以甲醇和氧氣為燃料，氫氧化鉀溶液為電解質(zhì)溶液構(gòu)成電池． ①負(fù)極的電極反應(yīng)式
②若以石墨為電極，電解硫酸銅溶液，寫(xiě)出電解的化學(xué)反應(yīng)方程式 ．

Answer 1

【答案】
（1）小于；較低
（2）K=
（3）增大
（4）等于
（5）CH3OH+8OH﹣﹣6e﹣═CO32﹣+6H2O；2CuSO4+2H2O 2 Cu+O2↑+2H2SO4
【解析】解：（1）由圖1可知，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H＜0，由方程式可知，該反應(yīng)正反應(yīng)是氣體的物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，故正反應(yīng)為熵減過(guò)程，即△S＜0；滿足△H﹣T△S＜0，需要在較低溫下進(jìn)行； 所以答案是：小于；較低；（2）化學(xué)平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，達(dá)到平衡時(shí)各生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積所得的比值，可逆反應(yīng)CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）的化學(xué)平衡常數(shù)K= ，
所以答案是：K= ；（3）該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，平衡常數(shù)增大；
所以答案是：增大； （4）采用一邊倒的方法知，二者為等效平衡，所以兩個(gè)容器內(nèi)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，甲容器內(nèi)n（CH3OH）等于乙容器內(nèi)n（CH3OH），
所以答案是：等于；（5）①甲醇燃料電池中，負(fù)極上甲醇失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，電極反應(yīng)式為：CH3OH+8OH﹣﹣6e﹣═CO32﹣+6H2O，
所以答案是：CH3OH+8OH﹣﹣6e﹣═CO32﹣+6H2O；②用惰性電解電解硫酸銅溶液時(shí)，陽(yáng)極上氫氧根離子放電生成氧氣，陰極上銅離子放電生成銅，電池反應(yīng)式為：2CuSO4+2H2O 2 Cu+O2↑+2H2SO4 ，
所以答案是：2CuSO4+2H2O 2 Cu+O2↑+2H2SO4 ．
【考點(diǎn)精析】通過(guò)靈活運(yùn)用反應(yīng)熱和焓變和化學(xué)平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征，掌握在化學(xué)反應(yīng)中放出或吸收的熱量，通常叫反應(yīng)熱；化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動(dòng)”即是動(dòng)態(tài)平衡，平衡時(shí)反應(yīng)仍在進(jìn)行；“定”即反應(yīng)混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡；與途徑無(wú)關(guān)，外界條件不變，可逆反應(yīng)無(wú)論是從正反應(yīng)開(kāi)始，還是從逆反應(yīng)開(kāi)始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）即可以解答此題．