Question

（2011?天河區一模）如何降低大氣中CO₂的含量及有效地開發利用CO₂，已受到各國的普遍重視．
（1）目前工業上有一種方法是用CO₂來生產燃料甲醇．為探究反應原理，現進行如下實驗，在體積為1L的密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定條件下發生反應：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），△H=-49.0kJ/mol測得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如圖所示．
①從反應開始到平衡，氫氣的平均反應速率v（H₂）=

0.45

mol/（L?min）．
②該反應的平衡常數表達式為

k=

c(CH3OH)c(H2O)

c(CO2)c3(H2)

．
③其它條件不變，下列措施中能使
n（CH₃OH）/n（CO₂）增大的是

BC

．
A．升高溫度                          B．再充入1mol CO₂和3mol H₂
C．將H₂O（g）從體系中分離              D．充入He（g），使體系壓強增大
（2）CO₂是典型的酸性氧化物，能轉化為其它物質．
①利用CO₂可制得純堿，純堿溶液PH

大于

7（填大于、等于、小于）；原因是（用離子反應方程式表示）

CO₃^2-+H₂OHCO₃^-+OH^-

．
②一定溫度下，在碳酸鈣飽和溶液中滴加飽和碳酸鈉溶液，觀察到的現象是

有沉淀析出

；產生此現象的原因是

飽和碳酸溶液中存在CaCO₃（ag）Ca²⁺（aq）+CO₃^2-（aq），加入在碳酸鈣飽和溶液中滴加飽和碳酸鈉溶液，溶液中c（CO₃^2-）增大，平衡向逆方向移動

．
（3）在載人航天器的生態系統中，不僅要求分離除去CO₂，還要求提供充足的O₂．某種電化學裝置可實現如下轉化：2CO₂=2CO+O₂，CO可用作燃料．已知該反應的陽極反應為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O則陰極反應式為：

CO₂+2e^-+H₂O=CO+2OH^-

．

Answer 1

分析：（1）①根據v=

△c

△t

計算；
②根據平衡常數等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積計算；
③要使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，應使平衡向正反應方向移動；
（2）①純堿為強堿弱酸鹽，水解呈堿性；
②在飽和碳酸溶液中存在CaCO₃（ag）Ca²⁺（aq）+CO₃^2-（aq），從平衡移動的角度分析；
（3）陰極發生還原反應，CO₂得電子生成CO．

解答：解：（1）①利用三段式解題法計算   
                CO₂（g）+3H₂（g） CH₃OH（g）+H₂O（g），
開始（mol/L）：1        3                0           0
變化（mol/L）：0.75     2.25             0.75       0.75 
平衡（mol/L）：0.25    0.75              0.75       0.75
從反應開始到平衡，氫氣的平均反應速率v（H₂）=

2.25mol/L

5min

=0.45 mol?L^-1?min^-1，
故答案為：0.45；
②平衡常數等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積，則k=

c(CH3OH)c(H2O)

c(CO2)c3(H2)

，
故答案為：k=

c(CH3OH)c(H2O)

c(CO2)c3(H2)

；
③要使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，應使平衡向正反應方向移動，
A．因正反應放熱，升高溫度平衡向逆反應方向移動，則n（CH₃OH）/n（CO₂）減小，故A錯誤；
B．再充入1mol CO₂和3mol H₂，等效于在原來基礎上縮小體積一半，壓強增大，平衡向正反應方向移動，則n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故B正確；
C．將H₂O（g）從體系中分離，平衡向正反應方法移動，n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故C正確；
D．充入He（g），使體系壓強增大，但對反應物質來說，濃度沒有變化，平衡不移動，n（CH₃OH）/n（CO₂）不變，故D錯誤．
故答案為：BC；
（2）①純堿為強堿弱酸鹽，溶液中存在CO₃^2-+H₂OHCO₃^-+OH^-，溶液呈堿性，pH＞7，
故答案為：大于；CO₃^2-+H₂OHCO₃^-+OH^-；
②在飽和碳酸鈣溶液中存在CaCO₃（ag）Ca²⁺（aq）+CO₃^2-（aq），在碳酸鈣飽和溶液中滴加飽和碳酸鈉溶液，溶液中c（CO₃^2-）增大，平衡向逆方向移動，有沉淀析出，
故答案為：有沉淀析出；飽和碳酸溶液中存在CaCO₃（ag）Ca²⁺（aq）+CO₃^2-（aq），加入在碳酸鈣飽和溶液中滴加飽和碳酸鈉溶液，溶液中c（CO₃^2-）增大，平衡向逆方向移動；
（3）陰極發生還原反應，CO₂得電子生成CO，電極反應式為CO₂+2e^-+H₂O=CO+2OH^-，故答案為：CO₂+2e^-+H₂O=CO+2OH^-．

點評：本題考查較為綜合，涉及化學平衡、鹽類的水解以及電化學知識，題目難度較大，注意電極反應式的書寫，為本題的易錯點．