Question

（16分）Ⅰ．如何降低大氣中CO₂的含量及有效利用CO₂，目前已引起各國(guó)普遍重視。

（1）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1 mol CO₂和3 mol H₂，在500℃下發(fā)生反應(yīng)：

CO₂(g)＋3H₂(g)  CH₃OH(g)＋H₂O(g) 。

實(shí)驗(yàn)測(cè)得CO₂(g)和CH₃OH(g)的濃度隨時(shí)間變化如下圖1所示。                                            

①?gòu)姆磻?yīng)開始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v(H₂)＝_____________________；

②圖2是改變溫度時(shí)H₂的化學(xué)反應(yīng)速率隨時(shí)間變化的示意圖，則該反應(yīng)的正反應(yīng)是

      熱（填“吸”或“放”）反應(yīng)。

③該反應(yīng)的平衡常數(shù)K為      （保留兩位小數(shù)）。若提高溫度到800℃進(jìn)行，達(dá)平衡時(shí)，K值       （填“增大”、“減小”或“不變”），

④500℃達(dá)平衡時(shí)，CH₃OH的體積分?jǐn)?shù)ω為        。

（2）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：2CO₂＝2CO＋O₂，CO可用作燃料。已知該反應(yīng)的陽(yáng)極反應(yīng)為：4OH^－－4e^－＝O₂↑＋2H₂O，則陰極反應(yīng)式為_________      ____   ___。

Ⅱ．工業(yè)上可利用煤的氣化產(chǎn)物（CO和H₂）合成二甲醚（CH₃OCH₃），其三步反應(yīng)如下：

②    2H₂ (g)＋CO(g) CH₃OH (g)          ΔH＝ －90.8 kJ·mol^-1

② 2CH₃OH(g) CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g)    ΔH＝ －23.5 kJ·mol^-1

③ CO(g)＋H₂O(g) CO₂ (g)＋H₂(g)       ΔH＝ －41.3 kJ·mol^-1

（3）總合成反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為__________                          _   。

（4）一定條件下的密閉容器中，上述總反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，要提高CO的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是__________（填字母代號(hào)）。

A．高溫高壓          B．加入催化劑        C．減少CO₂的濃度

D．增加CO的濃度    E．分離出二甲醚

（5）已知反應(yīng)②2CH₃OH(g)  CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g)在某溫度下的平衡常數(shù)K = 400。此溫度下，在密閉容器中加入CH₃OH，反應(yīng)到某時(shí)刻測(cè)得各組分的濃度如下：

物質(zhì)	CH3OH	CH3OCH3	H2O
c / mol·L-1	0.44	0.60	0.60

此時(shí)，v (正) _____ v (逆) （填“＞”、“＜”或“＝”）。

 

Answer 1

【答案】

Ⅰ．（1）①  0.225 mol·L^-1·min^-1 （2分）；   

②  放 （1分）

③ 5.33 （2分） ； 減小（1分） ；   

④  30% 或 0.30 （2分）

（2）2CO₂＋2H₂O＋4e^－＝2CO＋4OH^－  （2分）

Ⅱ．（3）3H₂(g)＋3CO(g)  CH₃OCH₃(g)＋CO₂ (g)   ΔH ＝ －246.4 kJ·mol^-1（3分）

（4） C E （2分）  ；

（5）＞ （1分）

【解析】略