Question

【題目】CO2是一種廉價的碳資源，其綜合利用具有重要意義。回答下列問題：

（1）CO2可以被NaOH溶液捕獲。若所得溶液pH=13，CO2主要轉(zhuǎn)化為__（寫離子符號）；若所得溶液c（HCO3）：c（CO32）=2：1，溶液pH=__。（室溫下，H2CO3的K1=4×107；K2=5×1011）

（2）CO2與CH4經(jīng)催化重整，制得合成氣：CH4（g）+CO2（g）2CO（g）+2H2（g）

已知上述反應中相關(guān)的化學鍵鍵能數(shù)據(jù)如下：

化學鍵	C—H	C=O	H—H	CO（CO）
鍵能/kJ·mol1	413	745	436	1075

則該反應的ΔH=__。分別在VL恒溫密閉容器A（恒容）、B（恒壓，容積可變）中，加入CH4和CO2各1mol的混合氣體。兩容器中反應達平衡后放出或吸收的熱量較多的是__（填“A”或“B”）。

（3）向2L密閉容器中加入2molCO2、6molH2，在適當?shù)拇呋瘎┳饔孟拢�發(fā)生反應：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l)

①下列敘述能說明此反應達到平衡狀態(tài)的是___。

a.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變 b.CO2和H2的體積分數(shù)保持不變

c.CO2和H2的轉(zhuǎn)化率相等 d.混合氣體的密度保持不變

e.1molCO2生成的同時有3mol H-H鍵斷裂

②產(chǎn)物甲醇可以用作燃料電池，堿性條件下的甲醇(CH3OH)燃料電池負極反應式：__。

Answer 1

【答案】CO32- 10 +120kJ·mol－1 B de CH3OH+6e-+8OH-=CO32-+6H2O

【解析】

(1)根據(jù)K2==5×10-11，結(jié)合溶液的pH=13分析判斷；再結(jié)合溶液c(HCO3-)：c(CO32-)=2：1，計算溶液pH；

(2)根據(jù)△H=反應物總鍵能-生成物總鍵能計算；該反應的正反應是氣體物質(zhì)的量增大的反應，結(jié)合增大壓強平衡逆向移動分析判斷；

（3）①可能反應到達平衡時,正逆反應速率相等,各組分的濃度、含量不變,由此衍生的其它-一些物理量不變,判斷平衡的物理量應隨反應進行發(fā)生變化,該物理量由變化到不變化,說明到達平衡；

②堿性條件下的甲醇(CH3OH)在負極上失電子產(chǎn)生碳酸根離子。

(1)K2==5×10-11，則c(H+)=，當c(HCO3-)=c(CO32-)，c(H+)=5×10-11，pH在10.3，如果溶液的pH=13，則c(HCO3-)＜＜c(CO32-)，所以該溶液中所得陰離子為c(CO32-)；

K2==5×10-11，且所得溶液c(HCO3-)：c(CO32-)=2：1，c(H+)==5×10-11×2=1×10-10，pH=10；

(2)該反應的△H=反應物總鍵能-生成物總鍵能=[4×413+2×745-2×1075-2×436]kJ/mol =+120kJ/mol；

該反應的正反應是氣體物質(zhì)的量增大的反應，增大壓強平衡逆向移動，A在反應過程中壓強在不斷增大、B在反應過程中壓強不變，所以A相當于B來說是增大壓強，平衡逆向移動，所以A中反應物轉(zhuǎn)化率小于B，則兩容器中反應達平衡后吸收的熱量較多的是B，故答案為B；

（3）①CO2(g) +3H2(g)=CH30H(l) +H20(l)，

a、向2L密閉容器中加入2mol CO2.6molH2， 按照1 : 3反應,所以混合氣體的平均相對分子質(zhì)量始終保持不變,不能說明反應達到平衡狀態(tài),選項a錯誤;

b、向2L密閉容器中加入2mol CO2、6molH2 ，按照1 : 3反應,所以過程中CO2和H2的體積分數(shù)始終保持不變,選項b錯誤;

c、向2L密閉容器中加入2molCO2、6molH2, 按照1 : 3反應, CO2和H2的轉(zhuǎn)化率始終相等, 不能確定反應是否達到平衡狀態(tài)，選項c錯誤;

d、反應物是氣體,生成物是液體,混合氣體的密度保持不變,說明反應達到平衡狀態(tài),選項d正確;

e、1mol CO2生成的同時有3 mul H―H鍵斷裂，符合v正=v逆，達到平衡狀態(tài)；選項e正確；

答案選de；

②堿性條件下的甲醇(CH3OH)燃料電池負極上甲醇在堿性條件下失電子產(chǎn)生碳酸根離子，電極反應式為CH3OH+6e-+8OH-=CO32-+6H2O。