Question

目前，“低碳經濟”備受關注，CO₂的產生及有效開發利用成為科學家研究的重要課題。試運用所學知識，解決下列問題：
（1）已知某反應的平衡表達式為：它所對應的化學反應為：__  ___
（2）—定條件下，將C(s)和H₂O(g)分別加入甲、乙兩個密閉容器中，發生（1）中反應：其相關數據如下表所示：

容器	容積/L	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol[	達到平衡所需時間/min
			C(s)	H2O(g)	H2(g)
甲	2	T1	2	4	3.2	8
乙	1	T2	1	2	1,2	3

 
①T₁⁰C時，該反應的平衡常數K=_______
②乙容器中，當反應進行到1.5min時，H₂O(g)的物質的量濃度_______ (填選項字母）。
A．="0.8" mol·L^-1    B．=1.4 mol·L^-1    C．<1.4 mol·L^-1    D．>1.4 mol·L^-1
③丙容器的容積為1L，T₁℃時，按下列配比充入C(s)、H₂O(g)、CO₂(g)和H₂(g)， 達到平   衡時各氣體的體積分數與甲容器完全相同的是_______(填選項字母）。
A.0.6 mol、1.0 mol、0.5 mol、1.0 mol  
B． 0.6 mol、2.0 mol、0 mol、0 mol
C.1.0 mol、2.0 mol、1.0 mol、2.0 mol      
D． 0.25 mol、0.5 mol、0.75 mol、1.5 mol
（3）在一定條件下，科學家利用從煙道氣中分離出CO₂與太陽能電池電解水產生的H₂合成甲醇，已知CH₃OH、H₂的燃燒熱分別為：△H＝－725.5kJ/mol、△H＝－285.8kJ/mol，寫出工業上以CO₂、H₂合成CH₃OH的熱化學方程式：                              。
（4）將燃煤廢氣中的CO₂轉化為甲醚的反應原理為：
2CO₂(g）+ 6H₂(g）CH₃OCH₃(g）+ 3H₂O(g)
已知一定壓強下，該反應在不同溫度、不同投料比時，CO₂的轉化率見下表：

投料比[n(H2）/ n(CO2)]	500 K	600 K	700 K	800 K
1.5	45%	33%	20%	12%
2.0	60%	43%	28%	15%
3.0	83%	62%	37%	22%

 
①該反應的焓變△H  0，熵變△S___0（填＞、＜或＝）。
②用甲醚作為燃料電池原料，在堿性介質中該電池負極的電極反應式              。若以1.12 L·min^-1（標準狀況）的速率向該電池中通入甲醚（沸點為-24.9 ℃），用該電池電解500 mL 2 mol·L^-1 CuSO₄溶液，通電0.50 min后，理論上可析出金屬銅        g。

Answer 1

（1）C(s)+2H₂O(g）CO₂(g)+ 2H₂ (g）(2分)
（2）①12.8 （1分，不寫單位不扣分，寫錯單位不得分） ②C （2分）③   AD（2分）
（3）CO₂(g)＋3H₂(g)=CH₃OH(l)＋H₂O(l） △H＝－131.9kJ/mol（2分）
（4）①＜（1分），＜（1分）
②CH₃OCH₃ －12e^－ ＋16OH^－＝2CO₃^2－ ＋11H₂O(2分）  9.6(2分)

解析試題分析：（1）表達式中分子為產物，分母為反應物，因為有二氧化碳生成，故還有固體碳參加，固體不寫在平衡常數表達式中；
（2）①將容器甲中的相關數據代入平衡常數表達式中，注意將物質的量轉化成平衡時的濃度；②三分鐘水的轉化量為1.2mol，因為起始時濃度大，反應速率快，故1.5分鐘水的轉化量大于0.6mol，故1.5分鐘時水的濃度小于1.4mol/L；（3）寫出二氧化碳和氫氣反應生成甲醇和水的化學方程式、甲醇和氫氣燃燒熱的化學方程式，根據蓋斯定律得制取甲醇的反應的△H，寫出讓熱化學方程式；（4）①溫度升高，二氧化碳的轉化率減小，故正反應為放熱反應；因為氣體系數和減小，故熵變小于零；②負極甲醚失去電子在堿性溶液中生成碳酸根離子和水，通入的甲醚失去電子總數等于銅離子得到電子總數，根據電子守恒算出析出銅的質量。
考點：化學平衡常數表達式、化學平衡的移動、蓋斯定律的應用、電極反應式的書寫和應用電子守恒計算等知識