Question

【題目】碳元素及其化合物與人類的生活、生產(chǎn)息息相關(guān)，請回答下列問題：

（1）自然界中的碳循環(huán)對人類的生存與發(fā)展具有重要意義。

①綠色植物的光合作用吸收CO2釋放O2的過程可以描述為以下兩步：

2CO2(g)+2H2O(l)+2C5H10O4(s) = 4(C3H6O3)+(s)+O2(g)+4e- △H=+1360 kJ·mol-1

12(C3H6O3)+(s)+12e- = C6H12O6(s，葡萄糖)+6C5H10O4(s)+3O2(g) △H=-1200 kJ·mol-1

則綠色植物利用二氧化碳和水合成葡萄糖并放出氧氣的熱化學(xué)方程式為：_________________。

②溶洞的形成是石灰?guī)r中的主要成分碳酸鈣在一定條件下溶解和沉積形成，請站在活化能的角度解釋溶洞形成過程極為緩慢的原因____________。

(2) 工業(yè)上碳及其化合物是重要的工業(yè)原料。

①以CO2、NaCl、NH3為原料制得Na2CO3是“侯氏制堿法”的重要步驟，相關(guān)物質(zhì)的溶解度曲線如圖所示，請寫出常溫下向飽和氯化鈉溶液中先后通入足量的NH3、CO2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：___。

常溫常壓下，在NaHCO3溶液中存在如下平衡：

HCO3-+H2OH2CO3+OH- Kh=2.27×10-8

HCO3- CO32-+H+ Ka2=4.7×10-11

H2OH++OH- Kw=1.0×10-14

請用K定量解釋NaHCO3溶液顯堿性的原因：____________，在NaHCO3溶液中繼續(xù)通入CO2，至溶液中n(HCO3-)：n(H2CO3)= ____________時溶液可以達中性。

②工業(yè)上可以利用甲醇制備氫氣。

甲醇蒸汽重整法制備氫氣的胡政堯反應(yīng)為CH3OH(g) CO(g)+2H2(g),設(shè)在容積為2.0L的密閉容器中充入0.60mol的CH3OH(g)體系壓強為p1，在一定條件下達到平衡時，體系壓強為p2，且p2：p1=2.2，則該條件下CH3OH的平衡轉(zhuǎn)化率為__________________。

工業(yè)上還可以利用甲醇部分氧化法制備氫氣，在一定溫度下以Ag/CeO2-ZnO為催化劑，原料氣比例對反應(yīng)選擇性(選擇性越大，表示生成的該物質(zhì)越多)影響關(guān)系如圖所示.則當(dāng)

n(O2)/n(CH3OH)=0.25時，CH3OH與O2發(fā)生的主要反應(yīng)方程式為__________；在制備H2時最好控制n(O2)/n(CH3OH)=________。

Answer 1

【答案】 6CO2(g)+6H2O(1)=C6H12O6(s，葡萄糖)+6O2(g) ΔH=+2880KJ/mol 溶洞形成過程的化學(xué)反應(yīng)在自然條件下活化能較高 NH3+CO2+H2O+Na+=Na2HCO3↓+NH4+或NH3+CO2+H2O=NH4++HCO3-、NH4++HCO3-+Na+=NaHCO3↓+NH4+ Na2HCO3溶液中的水解平衡常數(shù)大于HCO3-的電離常數(shù) 4.4 60% 2CH3OH+O2 2HCHO+2H2O 0.5

【解析】(1)①已知熱化學(xué)方程式：2CO2(g)+2H2O(l)+2C5H10O4(s)═4(C3H6O3)+(s)+O2(g)+4e-△H═+1360kJmol-1 ①；12(C3H6O3)+(s)+12e-= C6H12O6(s，葡萄糖)+6C5H10O4(s)+3O2(g) △H=-1200 kJ·mol-1②；根據(jù)蓋斯定律，將①×3+②可得：6CO2(g)+6H2O(l)=C6H12O6(s)+6O2(g)△H=+2880kJmol-1；

②溶洞的形成是石灰?guī)r中的主要成分碳酸鈣在一定條件下溶解和沉積形成，但 溶洞形成過程的化學(xué)反應(yīng)在自然條件下活化能較高，則形成過程極為緩慢；

(2) ①根據(jù)溶解度曲線可知常溫下NaHCO3的溶解度明顯小于NaCl，向飽和氯化鈉溶液中先后通入足量的NH3、CO2將有NaHCO3析出，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式NH3+CO2+H2O+Na+=Na2HCO3↓+NH4+。

因Na2HCO3溶液中的水解平衡常數(shù)大于HCO3-的電離常數(shù)，故NaHCO3溶液顯堿性；溶液為中性，則c(H+)=10-7mol/L，K==4.4×10-7，則溶液中n(HCO3-)：n(H2CO3)==4.4；

② CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)
起始量/mol 0.60 0 0
轉(zhuǎn)化量/mol xx 2x
平衡量/mol0.60-x x 2x
氣體壓強之比等于氣體物質(zhì)的量之比， =2.2，解得x=0.36；CH3OH的轉(zhuǎn)化率=×100%=60%；當(dāng)n(O2)/n(CH3OH)=0.25時，CH3OH與O2發(fā)生的主要反應(yīng)為甲醇的催化氧化生成甲醛，反應(yīng)的方程式為：2CH3OH+O22HCHO+2H2O；依據(jù)圖象分析，在制備H2時最好控制n(O2)/n(CH3OH)=0.5時氫氣生成最多。