Question

降低大氣中CO₂的含量及有效利用CO₂，目前已引起各國普遍重視．
（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)的陽極反應(yīng)為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，則陰極反應(yīng)式為

 

．
（2）工業(yè)上有一種方法是用CO₂來生產(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，在500℃下發(fā)生反應(yīng)：CO₂（g）+3H₂（g）

催化劑

加熱、加壓

 CH₃OH（g）+H₂O（g）．實(shí)驗(yàn)測得CO₂（g）和CH₃OH（g）的濃度隨時(shí)間變化如圖1所示．
①如圖2是改變溫度時(shí)H₂的化學(xué)反應(yīng)速率隨時(shí)間變化的示意圖，則該反應(yīng)的正反應(yīng)是

 

（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)．
②500℃達(dá)平衡時(shí)，CH₃OH的體積分?jǐn)?shù)為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式,化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖象的綜合應(yīng)用

專題：化學(xué)平衡專題,電化學(xué)專題

分析：（1）陰極發(fā)生還原反應(yīng)，CO₂被還原生成CO，總反應(yīng)式減去陽極反應(yīng)式得陰極反應(yīng)式；
（2）①升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)；
②先根據(jù)濃度變化計(jì)算平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度，CH₃OH的體積分?jǐn)?shù)等于甲醇的物質(zhì)的量濃度與總物質(zhì)的量濃度之比；

解答： 解：（1）總反應(yīng)式為2CO₂=2CO+O₂，陽極反應(yīng)為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，總反應(yīng)式減去陽極反應(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）①根據(jù)圖象知，升高溫度，逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故答案為：放熱；
②開始時(shí)c（CO₂）=1mol/L、c（H₂）=3mol/L，平衡時(shí)c（CO₂）=0.25mol/L，c（CH₃OH）=c（H₂O）=0.75mol/L，則c（H₂）=3mol/L-0.75mol/L×3=0.75mol/L，CH₃OH的體積分?jǐn)?shù)等于甲醇的物質(zhì)的量濃度與總物質(zhì)的量濃度之比，所以甲醇的體積分?jǐn)?shù)=

0.75mol

(0.25+0.75+0.75+0.75)mol/L

×100%=30%，
故答案為：30%．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了電解原理、化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，根據(jù)溫度對(duì)可逆反應(yīng)平衡移動(dòng)方向影響來確定反應(yīng)熱，根據(jù)三行式計(jì)算是重點(diǎn)，題目難度中等．