Question

【題目】研究和深度開發(fā)CO、CO2的應(yīng)用對(duì)構(gòu)建生態(tài)文明社會(huì)具有重要的意義。

（1）CO2可以被NaOH溶液捕獲。若所得溶液c(HCO3-)：c(CO32-)=2：1，溶液中由水電離出的c(H+)=__。(室溫下，H2CO3的K1=4×10-7；K2=5×10-11)

（2）CO2和H2充入一定體積的密閉容器中，反應(yīng)過程和在兩種溫度下CH3OH的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化如圖所示。

①已知圖所示反應(yīng)每消耗1molH2，熱量變化是16.3kJ，則反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為__。曲線I、Ⅱ?qū)��?yīng)的平衡常數(shù)大小關(guān)系為K1__K2(填“＞”或“=”或“＜”)。

②一定溫度下，若此反應(yīng)在恒壓容器中進(jìn)行，能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是__。

a.容器中壓強(qiáng)不變

b.H2的體積分?jǐn)?shù)不變

c.c(H2)=3c(CH3OH)

d.容器中密度不變

e.2個(gè)C=O斷裂的同時(shí)有3個(gè)H—H斷裂

③一定比例的合成氣在裝有催化劑的反應(yīng)器中反應(yīng)12小時(shí)，體系中甲醇的產(chǎn)率和催化劑的催化活性與溫度的關(guān)系如圖所示。

當(dāng)溫度為470K時(shí)，圖中P點(diǎn)__(填“是”或“不是”)處于平衡狀態(tài)。490K之后，甲醇產(chǎn)率下降的原因是__。

（3）用二氧化碳可合成低密度聚乙烯(LDPE)。常溫常壓下以納米二氧化鈦膜為工作電極，電解CO2，可制得LDPE，可能的機(jī)理如圖所示。

則過程I中陰極電極反應(yīng)式__，工業(yè)上生產(chǎn)1.4×104g的LDPE，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為__。

Answer 1

【答案】10-4mol·L-1 CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-48.9kJ·mol-1 > bd 不是 反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，且催化劑活性降低 CO2+e-=CO2- 6×103mol

【解析】

（1）所得溶液 ，由可知 ，則c(OH)＝10-4mol·L-1，則溶液中由水電離出的c(H+)＝10-4mol·L-1；

故答案為： 10-4mol·L-1；

（2）①已知圖1所示反應(yīng)每消耗1molH2，熱量變化是16.3KJ，涉及反應(yīng)為CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，消耗3mol氫氣，則熱量變化為48.9kJ，曲線I、Ⅱ中Ⅱ溫度較高，可知升高溫度甲醇物質(zhì)的量較小，應(yīng)為放熱反應(yīng)，則熱化學(xué)方程式為CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H＝－48.9kJ/mol，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，則平衡常數(shù)減小，K1＞K2；

故答案為：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-48.9kJ·mol-1；＞；

②a．反應(yīng)在恒壓條件下進(jìn)行，無論是否達(dá)到平衡，容器中壓強(qiáng)都不變，故a錯(cuò)誤；b．H2的體積分?jǐn)?shù)不變，可說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故b正確；c．平衡常數(shù)未知，且不能確定反應(yīng)物轉(zhuǎn)化的程度，c(H2)＝3c(CH3OH)不能確定是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故c錯(cuò)誤；d．反應(yīng)前后體積不等，在恒壓條件下，容器中密度不變，可說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故d正確；e．2個(gè)C＝O斷裂的同時(shí)有3個(gè)H－H斷裂，都為正反應(yīng)速率，不能說明正逆反應(yīng)速率相等，故e錯(cuò)誤；故答案為：bd；

③由于產(chǎn)率最高之前，未達(dá)到平衡狀態(tài)，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，達(dá)到平衡之后，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，產(chǎn)率下降，且催化劑活性降低；

故答案為：不是；反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，且催化劑活性降低；

（3）過程I中陰極電極發(fā)生還原反應(yīng)生成 ，電極方程式為 ，由C原子守恒可知關(guān)系式為2nCO2～，碳的化合價(jià)從+4變?yōu)椋?/span>2，每個(gè)C原子得到6個(gè)電子，則2nCO2總共得到12n個(gè)電子，根據(jù)電荷守恒可得該電極反應(yīng)式為：2nCO2+12e+12nH+＝+4nH2O，需要二氧化碳的物質(zhì)的量為： ，則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為；

故答案為：；6×103mol。