Question

【題目】研究CO2的利用對(duì)促進(jìn)低碳社會(huì)的構(gòu)建具有重要的意義。

（1）在一定條件下將CO2和H2轉(zhuǎn)化為甲醇蒸氣和水蒸氣的相關(guān)反應(yīng)有：

CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g） △H1＝＋41kJ／mol

CO（g）＋2 H2（g）CH3OH（g） △H2＝－90kJ／mol

則由CO2和H2轉(zhuǎn)化為甲醇蒸氣和水蒸氣的熱化學(xué)方程式為____________________。

（2）在一定溫度下，向2L固定容積的密閉容器中通入2molCO2、3molH2，發(fā)生反應(yīng)CO2（g）＋3H（g）2CH3OH（g）＋H2O（g） △H3<0．測(cè)得CO2（g）和CH3OH（g）的濃度隨時(shí)間變化如圖所示。

①能說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)的是______________。

A．單位時(shí)間內(nèi)有n molH—H鍵斷裂，同時(shí)又n mol O—H鍵生成

B．混合氣體的密度不隨時(shí)間變化

C．體系中n（CO2）／n（H2）＝1∶1，且保持不變

D．CO2的體積分?jǐn)?shù)在混合氣體中保持不變

②下列措施能使n（CH3OH）／n（CO2）增大的是__________。

A．升高溫度

B．恒溫恒容下，再充入2molCO2、3molH2

C．使用高效催化劑

D．恒溫恒容充入He（g）

③計(jì)算該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝__________（L／mol）2（保留3位有效數(shù)字）；若使K的值變?yōu)?/span>1，則應(yīng)采取的措施是___________。

A．增大壓強(qiáng) B．恒壓加入一定量H2

C．升高溫度 D．降低溫度

（3）捕捉CO2可以利用Na2CO3溶液。用100mL 0.1mol／LNa2CO3溶液完全捕捉224mL（己換算為標(biāo)準(zhǔn)狀況，溶液體積變化忽略不計(jì)）CO2氣體，所得溶液顯_________性（填酸，堿，中）：且c（HCO3－）＋c（CO32－）＋c（H2CO3）＝__________mol／L（填數(shù)字）。

Answer 1

【答案】 CO2（g）＋3H2（g） CH3OH（g）＋H2O（g） △H＝－49 kJ/mol CD B 0.198 D 堿 0.2

【解析】(1)①CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)△H1＝＋41kJ／mol，

②CO(g)＋2 H2(g)CH3OH(g)△H2＝－90kJ／mol，根據(jù)蓋斯定律，將①+②得：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) △H＝－49 kJ/mol，故答案為：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) △H＝－49 kJ/mol；

(2)①A．單位時(shí)間內(nèi)有nmolH-H鍵斷裂，同時(shí)有nmolO-H鍵生成，均體現(xiàn)正反應(yīng)速率，不能判定平衡，故A不選；B．氣體的質(zhì)量、體積始終不變，混合氣體的密度不隨時(shí)間變化，不能判定平衡，故B不選；C．反應(yīng)物的起始量不同，體系中n(CO2)/n(H2)=1：1，且保持不變，符合特征“定”，為平衡狀態(tài)，故C選；D．CO2的體積分?jǐn)?shù)在混合氣體中保持不變，符合特征“定”，為平衡狀態(tài)，故D選；故答案為：CD；

②能使n(CH3OH)/n(CO2)增大，平衡正向移動(dòng)，且不能增加n(CO2)。A．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，故A不選；B．恒溫恒容下，再充入2molCO2、3molH2，相當(dāng)于體積減小一半，壓強(qiáng)增大，平衡正向移動(dòng)，使n(CH3OH)/n(CO2)增大，故B選；C．使用高效催化劑，平衡不移動(dòng)，故C不選；D．恒溫恒容充入He(g)，平衡不移動(dòng)，故D不選；故答案為：B；

③結(jié)合起始量及圖象可知，

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

開(kāi)始 1 1.5 0 0

轉(zhuǎn)化0.25 0.75 0.25 0.25

平衡 0.75 0.750.25 0.25

K==≈0.198＜1，若使K的值變?yōu)?/span>1，應(yīng)使平衡正向移動(dòng)，且K與溫度有關(guān)，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則只有降低溫度，故答案為：0.198；D；

(3)100mL0.1mol/LNa2CO3的溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量為0.1L×0.1mol/L=0.01mol，224mLCO2的物質(zhì)的量為=0.01mol，發(fā)生反應(yīng)Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3，二者恰好反應(yīng)生成0.02mol的NaHCO3，電離程度小于水解程度，溶液顯堿性；由物料守恒可知，c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3)=c(Na+)==0.2mol/L，故答案為：堿；0.2。