Question

【題目】CO2的轉(zhuǎn)換在生產(chǎn)、生活中具有重要的應(yīng)用。

(1)CO2的低碳轉(zhuǎn)型對抵御氣候變化具有重要意義，海洋是地球上碳元素最大的“吸收池”。

①溶于海水中的CO2主要以四種無機碳形式存在，除CO2、H2CO3兩種分子外，還有兩種離子的化學(xué)式為_________、___________________。

②在海洋碳循環(huán)中，可通過上圖所示的途徑固碳。寫出鈣化作用的離子方程式：____________。

(2)將CO2與金屬鈉組合設(shè)計成Na－CO2電池，很容易實現(xiàn)可逆的充、放電反應(yīng)，該電池反應(yīng)為4Na+3CO2 2Na2CO3+C。放電時，在正極得電子的物質(zhì)為___________；充電時，陽極的反應(yīng)式為___________。

(3)目前工業(yè)上有一種方法是用CO2和H2在230℃并有催化劑條件下轉(zhuǎn)化生成甲醇蒸汽和水蒸氣。下圖表示恒壓容器中0.5molCO2和1.5 mol H2轉(zhuǎn)化率達80%時的能量變化示意圖。能判斷該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)_______(填字母)。

a.容器中壓強不變 b.H2的體積分數(shù)不變

c.c(H2 =3c(CH3OH) d.容器中密度不變

e.2個C = O斷裂的同時有6個H - H斷裂

(4)將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中，進行反應(yīng)CO(g)+H2O(g) CO2(g) +H2(g)，得到如下三組數(shù)據(jù)：

實驗組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		達到平衡所 需時間/min
		CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1.6	2.4	6
2	900	2	1	0.4	1.6	3
3	900	a	b	c	d	t

①實驗2條件下平衡常數(shù)K=____________。

②實驗3中，若平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率大于水蒸氣，則a/b的值_________(填具體值或取值范圍）。

③實驗4，若900℃時，在此容器中加入CO、H2O、CO2、H2均為1mol，則此時v(正____v(逆）（填“ <”、“ >”或“=")。

(5)已知在常溫常壓下：

①2CH3OH(I)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) △H=-1275.6kJmol-1

②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-566.0kJ·mol-1

③H2O(g)=H2O(I) △H=-44.0kJ·mol-1

寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式_____________。

Answer 1

【答案】 HCO3- CO32- Ca2 ++2HCO3 = CaCO3↓+CO2↓+H2O CO2 C-4e +2CO32- =3CO2 bd 1/6 或 0.17 <1 < CH3OH(l) +O2(g)═CO(g) +2H2O(1) ΔH= -442.8 kJ mol -1

【解析】（1）①H2CO3是二元弱酸，電離產(chǎn)生HCO3-、CO32-；②在海洋碳循環(huán)中，通過上圖所示的途徑固碳，反應(yīng)物是HCO3-，生成物是CaCO3和CO2，則鈣化作用的離子方程式：Ca2 ++2HCO3 = CaCO3↓+CO2↓+H2O；(2)根據(jù)電池反應(yīng)4Na+3CO2 2Na2CO3+C可知：放電時，負極鈉失去電子，正極CO2失去電子；充電時，陽極碳失去電子與碳酸根離子結(jié)合產(chǎn)生二氧化碳，其電的反應(yīng)式為：C-4e +2CO32- =3CO2；（3）a、該反應(yīng)是在恒壓容器中進行，所以壓強始終不變，不能判斷該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)，選項a錯誤；b、達平衡時，各物質(zhì)的含量都不再改變，氫氣的體積分數(shù)恒定，可以判斷該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)，選項b正確；c、平衡時，氫氣和甲醇的濃度不一定具備化學(xué)計量數(shù)的比例關(guān)系，不能判斷該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)，選項c錯誤；d、由于該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量改變的反應(yīng)，當壓強不變時，容器體積在減小，密度增大，當平衡時氣體密度不再增大，保持不變，能判斷該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)，選項d正確；e、反應(yīng)的任何狀態(tài)時都有2個C＝O斷裂的同時有6個H－H斷裂，不能判斷該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)，選項e錯誤，答案選bd；

(4) ①實驗2條件下 CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)

開始時的濃度/mol/L 1.0 0.5 0 0

改變的濃度/mol/L 0.2 0.2 0.2 0.2

平衡時的濃度/mol/L 0.8 0.3 0.2 0.2

K===；②實驗3中CO、H2O的起始濃度分別為mol/L、mol/L，設(shè)CO的變化濃度為xmol/L，由于CO、H2O的變化濃度之比等于化學(xué)方程式的系數(shù)之比，則H2O的變化濃度為xmol/L，則CO、H2O的平衡轉(zhuǎn)化率分別為、，若CO的平衡轉(zhuǎn)化率大于水蒸氣，則>，所以<1；

③根據(jù)實驗2可知900℃時的平衡常數(shù)K＝0.17，表中實驗2有關(guān)組分的起始物質(zhì)的量、平衡物質(zhì)的量已知，容器體積為2L，根據(jù)c=，實驗4時CO、H2O、CO2、H2的濃度分別為5mol/L、2.5mol/L、1mol/L、2.5mol/L，則Q==0.2>K=0.17，說明此時反應(yīng)應(yīng)該向逆反應(yīng)方向進行，所以v(正)<v(逆)；(5)由已知：①2CH3OH(I) +3O2(g)=2CO2(g) +4H2O(g) △H1= -1275.6 kJ mol-1

②2CO(g) +O2(g)=2CO2(g) △H2 = -566.0 kJ·mol-1

③H2O(g)=H2O(I) △H3 =-44.0 kJ·mol-1

根據(jù)蓋斯定律，由（①-②+③×4）得：CH3OH(l) +O2(g)═CO(g) +2H2O(1) ΔH= △H1+△H2-4△H3= × [-1275.6 kJ mol-1+(-566.0 kJ·mol-1)-( -44.0 kJ·mol-1) ×4]=-442.8 kJ mol -1。