Question

【題目】隨著人類對(duì)溫室效應(yīng)和資源短缺等問(wèn)題的重視，如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發(fā)利用CO2 ， 引起了各國(guó)的普遍重視．
（1）目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來(lái)生產(chǎn)燃料甲醇．為探究反應(yīng)原理，現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，
在體積為1L的密閉容器中，充入1mol CO2和3mol H2 ， 一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H=﹣49.0kJ/mol
測(cè)得CO2和CH3OH（g）的濃度隨時(shí)間變化如圖所示．

①?gòu)姆磻?yīng)開始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率 v （H2）=mol/（Lmin）．
②該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為 ．
③下列措施中能使 n（CH3OH）/n（CO2）增大的是 ．
A．升高溫度 B．充入He（g），使體系壓強(qiáng)增大
C．將H2O（g）從體系中分離 D．再充入1molCO2和3molH2
（2）①在載人航天器的生態(tài)系統(tǒng)中，不僅要求分離去除CO2 ， 還要求提供充足的O2 ． 某種電化學(xué)裝置可實(shí)現(xiàn)如下轉(zhuǎn)化：2CO2═2CO+O2 ， CO可用作燃料．
已知該反應(yīng)的陽(yáng)極反應(yīng)為：4OH﹣﹣4e﹣═O2↑+2H2O則陰極反應(yīng)式為：
②有人提出，可以設(shè)計(jì)反應(yīng)2CO═2C+O2（△H＞0、△S＜0）來(lái)消除CO的污染．請(qǐng)你判斷是否可行并說(shuō)出理由：；

Answer 1

【答案】
（1）0.225；K= ；CD
（2）2CO2+4e﹣+2H2O=2CO+4OH﹣；不可行；該反應(yīng)是一個(gè)焓增、熵減的反應(yīng)，任何情況下不能自發(fā)進(jìn)行
【解析】解：（1）①利用三段式解題法計(jì)算

	CO2（g）	+	3H2（g）		CH3OH（g	+	H2O（g）
開始（mol/L）：	1		3		0		0
變化（mol/L）：	0.75		0.25		0.75		0.75
平衡（mol/L）：	0.25		0.75		0.75		0.75

從反應(yīng)開始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v（H2）= =0.225 molL﹣1min﹣1 ，
故答案為：0.225；
②平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，則K= ，故答案為：K= ；
③要使n（CH3OH）/n（CO2）增大，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，
A．因正反應(yīng)放熱，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則n（CH3OH）/n（CO2）減小，故A錯(cuò)誤；
B．充入He（g），使體系壓強(qiáng)增大，但對(duì)反應(yīng)物質(zhì)來(lái)說(shuō)，濃度沒(méi)有變化，平衡不移動(dòng)，n（CH3OH）/n（CO2）不變，故D錯(cuò)誤．故B錯(cuò)誤；
C．將H2O（g）從體系中分離，平衡向正反應(yīng)方法移動(dòng)，n（CH3OH）/n（CO2）增大，故C正確；
D．再充入1mol CO2和3mol H2 ， 等效于在原來(lái)基礎(chǔ)上縮小體積一半，壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則n（CH3OH）/n（CO2）增大，故D正確．
故答案為：CD．（2）①總反應(yīng)式為2CO2=2CO+O2 ， 陽(yáng)極反應(yīng)為4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O，總反應(yīng)式減去陽(yáng)極反應(yīng)式得陰極反應(yīng)式，所以陰極反應(yīng)為：2CO2+4e﹣+2H2O=2CO+4OH﹣ ，
故答案為：2CO2+4e﹣+2H2O=2CO+4OH﹣；
②反應(yīng)2CO=2C+O2（△H＞0、△S＜0），則△G=△H﹣T△S＞0，反應(yīng)是一個(gè)焓增、熵減的反應(yīng)，任何情況下不能自發(fā)進(jìn)行；
故答案為：不可行；該反應(yīng)是一個(gè)焓增、熵減的反應(yīng)，任何情況下不能自發(fā)進(jìn)行．
（1）①根據(jù)v= 計(jì)算；
②根據(jù)平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積計(jì)算；
③要使n（CH3OH）/n（CO2）增大，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；（2）①陰極發(fā)生還原反應(yīng)，CO2被還原生成CO，總反應(yīng)式減去陽(yáng)極反應(yīng)式得陰極反應(yīng)式；
②根據(jù)△G的大小判斷反應(yīng)能否進(jìn)行．