Question

【題目】CO和H2可作為能源和化工原料，應(yīng)用十分廣泛。工業(yè)上可利用CO或CO2與H2反應(yīng)來(lái)制備甲醇。

反應(yīng)①：2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)△H＝－90.8kJ·mol-1

反應(yīng)②：H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)△H＝+41.2kJ·mol-1

（1）寫出用CO2與H2反應(yīng)制備甲醇的熱化學(xué)方程式______________。

（2）已知等體積的一氧化碳和水蒸氣進(jìn)入反應(yīng)器時(shí)，會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)：CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)，該反應(yīng)平衡常數(shù)隨溫度的變化如表所示：

溫度/℃	400	500	800
平衡常數(shù)K	9.94	9	1

升高溫度，該平衡的移動(dòng)方向是______________（填“正向”或“逆向”）。500℃時(shí)，CO和H2O的起始濃度均為0.020mol·L-1，該條件下CO的平衡濃度為：______________mol·L-1。

（3）一定條件下，可以由CO2(g)和H2(g)合成CH4(g)，同時(shí)還生成H2O(g)。向恒容密閉容器中充入一定量的CO2和H2，在300℃時(shí)發(fā)生上述反應(yīng)，10min達(dá)到平衡時(shí)部分物質(zhì)的量濃度如圖所示,該溫度下的的平衡常數(shù)等于_______________。

（4）若在20min時(shí)減小壓強(qiáng)，并在30min時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)，請(qǐng)?jiān)趫D2中畫出H2的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間變化的圖像__________________。

（5）工業(yè)上電解Na2CO3溶液可以生成NaHCO3和NaOH兩種工業(yè)重要原料，裝置如圖所示。請(qǐng)寫出陽(yáng)極的電極反應(yīng)式______________________。

Answer 1

【答案】CO2(g)+3H2(g)＝CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.6kJ·mol-1 逆向 0.005 25 4CO32-+2H2O-4e-＝4HCO3-+O2↑

【解析】

（1）已知：反應(yīng)①：2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)△H＝－90.8kJ·mol-1

反應(yīng)②：H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)△H＝+41.2kJ·mol-1

由蓋斯定律可知①+②可得CO2(g)+3H2(g)＝CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.6kJ·mol-1，故答案為：CO2(g)+3H2(g)＝CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.6kJ·mol-1；

（2）溫度升高K值減小，則平衡向逆方向移動(dòng)；設(shè)CO的濃度變化為xmol/L則

則x=0.015mol/L，則CO的平衡濃度為0.02 mol/L -0.015 mol/L=0.005 mol/L，故答案為：逆向；0.005；

（3）一定條件下，可以由CO2(g)和H2(g)合成CH4(g)，同時(shí)還生成H2O(g)反應(yīng)為：，根據(jù)圖像可知c(CH4)=0.8mol/L，則c(H2O)= 2c(CH4)=1.6mol/L， ，故答案為：25；

（4）減小壓強(qiáng)，容器體積增大，濃度減小，平衡逆移，根據(jù)勒夏特列原理可知最終濃度小于平衡10min中時(shí)濃度，圖像為，故答案為：；

（5）由電解裝置示意圖可知，和電源正極相連的為陽(yáng)極，電解質(zhì)為Na2CO3溶液生成O2和NaHCO3，陽(yáng)極電極反應(yīng)為：4CO32-+2H2O-4e-＝4HCO3-+O2↑，故答案為：4CO32-+2H2O-4e-＝4HCO3-+O2↑。