Question

隨著人類對溫室效應(yīng)和資源短缺等問題的重視，如何降低大氣中CO₂的含量及有效地開發(fā)利用CO₂，引起了各國的普遍重視。

⑴目前工業(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1 L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

測得CO₂和CH₃OH(g)的濃度隨時(shí)間變化如圖所示。

①從反應(yīng)開始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v(H₂)＝___________mol/(L·min)。

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1mol CO₂和3mol H₂

⑵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：2 CO₂＝2 CO＋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：________________________________。

有人提出，可以設(shè)計(jì)反應(yīng)2CO＝2C＋O₂（△H＞0、△S＜0）來消除CO的污染。請你判斷是否可行并說出理由：______________________________________________。

Answer 1

、⑴①0.225         ②                         ③C、D 

⑵2CO₂＋4e^―＋2H₂O＝2 CO＋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:

(1) ① 由題意知v(H₂)＝ΔC (H₂)/Δt=2.25 mol·L^-1/10min=0.225 mol·L^-1·min^-1

② 由平衡常數(shù)定義式直接推出表達(dá)式即可。

③ n(CH₃OH)／n(CO₂)增大即平衡正向移動(dòng)，應(yīng)用勒沙特列原理可知答案。    B有一定迷惑性，因?yàn)槿萜黧w積不變，充氦氣雖然總壓強(qiáng)增大，但各物質(zhì)濃度未發(fā)生變化，故平衡不移動(dòng)。

（2）用總反應(yīng)式減去陽極反應(yīng)式即可得陰極反應(yīng)式：

2 CO₂ —4OH^―+4e^― ＝ 2 CO —2H₂O  即  2 CO₂  + 2H₂O +4e^― ＝ 2 CO +4OH^―