Question

“溫室效應(yīng)”是哥本哈根氣候變化大會研究的環(huán)境問題之一．CO₂是目前大氣中含量最高的一種溫室氣體．因此，控制和治理CO₂是解決“溫室效應(yīng)”的有效途徑．
（1）其中一種途徑是將CO₂轉(zhuǎn)化成有機(jī)物實現(xiàn)碳循環(huán)．如：
2CO₂（g）+2H₂O（l）═C₂H₄（g）+3O₂（g）△H=+1411.0kJ/mol
2CO₂（g）+3H₂O（l）═C₂H₅OH（1）+3O₂（g）△H=+1366.8kJ/mol
則由乙烯水化制乙醇反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

 

．
（2）在一定條件下，6H₂（g）+2CO₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）．
根據(jù)上表中數(shù)據(jù)分析：

溫度（k） CO2轉(zhuǎn)化率（%） n(H2) n(CO2)	500	600	700	800
1.5	45	33	20	12
2	60	43	28	15
3	83	62	37	22

①溫度一定時，提高氫碳比

n(H2)

n(CO2)

，CO₂的轉(zhuǎn)化率

 

（填“增大”“減小”“不變”）．
②該反應(yīng)的正反應(yīng)為

 

（填“吸”或“放”）熱反應(yīng)．
（3）一定條件下，將3molH₂和1molCO₂兩種氣體混合于固定容積為2L的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：3H₂（g）+CO₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）．2min末該反應(yīng)達(dá)到平衡，測得CH₃OH的濃度為0.2mol/L．下列判斷不正確的是

 

．
a．該條件下此反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=

c(CH3OH)?c(H2O)

c3(H2)?c(CO2)

b．H₂的平均反應(yīng)速率為0.3mol/（L?s）        
c．CO₂的轉(zhuǎn)化率為60%
d．若混合氣體的密度不再改變時，該反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)
（4）科技人員設(shè)想以如圖所示裝置及電化學(xué)原理，將CO₂和H₂轉(zhuǎn)化為甲醇．若A處通入CO₂，B處通入H₂，C為CH₃OH
①B極為

 

極
②A極的電極反應(yīng)式為

 

（5）CO₂在自然界循環(huán)時可與CaCO₃反應(yīng)，CaCO₃是一種難溶物質(zhì)，已知常溫下，其溶解度為1.2×10^-3g，則其Ksp為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式,化學(xué)電源新型電池,化學(xué)平衡建立的過程,化學(xué)平衡的影響因素

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）利用蓋斯定律可以計算反應(yīng)的焓變；
（2）增加氫氣的量能夠使二氧化碳的轉(zhuǎn)化率增大；升高溫度化學(xué)平衡向著吸熱方向進(jìn)行；
（3）a、化學(xué)平衡常數(shù)b、化學(xué)反應(yīng)速率等于單位時間內(nèi)物質(zhì)的濃度的變化量；
c、物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率=

變化量

初始量

×100%，
d、混合氣體的密度=

混合氣體質(zhì)量

體積

，看分子和分母的變化來判斷是否為平衡狀態(tài)；
（4）失電子的極為負(fù)極，燃料電池中燃料作負(fù)極，氧氣在正極上放電；
（5）根據(jù)溶解度的概念結(jié)合Ksp表達(dá)式進(jìn)行計算即可．

解答： 解：（1）根據(jù)蓋斯定律，乙烯水化制乙醇的反應(yīng)應(yīng)是2CO₂（g）+3H₂O（l）═C₂H₅OH（1）+3O₂（g）△H=+1366.8kJ/mol
和2CO₂（g）+2H₂O（l）═C₂H₄（g）+3O₂（g）△H=+1411.0kJ/mol的差，故C₂H₄（g）+H₂O（l）═C₂H₅OH（l）△H=-44.2 kJ/mol，
故答案為：C₂H₄（g）+H₂O（l）═C₂H₅OH（l）△H=-44.2 kJ/mol；
（2）①溫度一定時，提高氫碳比[n（H₂）/n（CO₂）]，相當(dāng)于增加氫氣的量，增加氫氣的量能夠使二氧化碳的轉(zhuǎn)化率增大，故答案為：增大；
 ②從表中數(shù)據(jù)看出：溫度越高，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率越小，升高溫度化學(xué)平衡向著吸熱方向，即向著使二氧化碳的轉(zhuǎn)化率減小的方向（逆向）進(jìn)行，故正向是放熱反應(yīng)，故答案為：放；
（3）a、化學(xué)平衡常數(shù)=

各生成物平衡濃度系數(shù)次方的乘積

各反應(yīng)物平衡濃度系數(shù)次方的乘積

（固體和純?nèi)軇┎涣腥氡磉_(dá)式中）=

c(CH3OH)?c(H2O)

c3(H2)?c(CO2)

，故a正確；
b、H₂的平均反應(yīng)速率=

△c(H2)

△t

=0.3mol/（l?min），而不是3mol/（l?s），選項單位錯誤，故B錯誤；
c、甲醇的濃度為0.2mol/L，生成的物質(zhì)的量為0.4mol，則消耗掉的二氧化碳為0.4mol，所以二氧化碳物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率=

變化量

初始量

×100%=

0.4mol

1mol

×100%=40%，故c錯誤；
d、混合氣體的密度=

混合氣體質(zhì)量

體積

，混合氣體的質(zhì)量遵循質(zhì)量守恒，任何狀態(tài)下質(zhì)量均是定值，此反應(yīng)又是在固定容積為2L的密閉容器中發(fā)生，所以體積在任何狀態(tài)下均是定值，所以密度在任何狀態(tài)下均是定值，故d錯誤，故答案為：bcd；
（4）①根據(jù)燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖A處通入CO₂，B處通入H₂，可以知道B極為失去電子的極，失電子的極為負(fù)極，在燃料電池中燃料氫氣作負(fù)極，故答案為：負(fù)；
②氧氣在正極上得電子，在酸性介質(zhì)下，二氧化碳得電子的還原反應(yīng)為：CO₂+6H⁺+6e^-=CH₃OH+H₂O，故答案為：CO₂+6H⁺+6e^-=CH₃OH+H₂O；
（5）因為常溫時，碳酸鈣的溶解度為1.2×10^-3g，則100克水形成飽和碳酸鈣溶液的質(zhì)量=100g+1.2×10^-3g≈100g，稀溶液的密度=1g/ml，100克水形成飽和碳酸鈣溶液的體積=

100g

1g/mL

=100ml=0.1L，溶液中鈣離子的物質(zhì)的量=溶液中碳酸根離子的物質(zhì)的量=溶解碳酸鈣的物質(zhì)的量=

1.2×10-3g

100g/mol

=1.2×10^-5mol，溶液中含C（Ca²⁺）=C（CO₃^2-）=

1.2×10-5mol

0.1L

=1.2×10^-4mol/L，則其Ksp=1.2×10^-4mol/L×1.2X10^-4mol/L=1.44×10^-8mo1/L，故答案為：1.44×10^-8mo1/L．

點(diǎn)評：本題綜合考查了學(xué)生有關(guān)熱化學(xué)、電化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)平衡的移動以及溶液中的溶解度和Ksp之間的關(guān)系知識，屬于知識的遷移和應(yīng)用題方面的題目，難度大．