Question

【題目】CO2的資源化利用能有效減少CO2排放，又能緩解能源危機(jī)。實(shí)現(xiàn)CO2資源化再利用的研究工作正在不斷進(jìn)行中。

（1）CO2和H2，合成CH3OH，用非金屬催化劑實(shí)現(xiàn)CO2電催化還原制備甲醇的反應(yīng)歷程如圖所示：

上述合成甲醇的反應(yīng)速率較慢，要使反應(yīng)速率加快，主要降低下列變化中___ (填字母)的能量變化。

A.*CO+*OH→*CO+*H2O B.*CO→*OCH

C. *OCH2→*OCH3 D.*OCH3→*CH3OH

（2）CO2和H2合成甲酸(HCOOH)其反應(yīng)為：H2(g)+CO2(g)HCOOH(g)。一定溫度下，恒容密閉容器中進(jìn)行上述反應(yīng)，測(cè)得v正(CO2)隨反應(yīng)時(shí)間(t)的變化如圖所示。

①t2時(shí)，改變的條件是充入amolCO2，同時(shí)___。

②下列關(guān)于t1、t3時(shí)刻的說(shuō)法，正確的是___。

a.平衡常數(shù)：K1＞K3

b.混合氣的平均分子量：＜

c.混合氣中HCOOH的體積分?jǐn)?shù)：V1=V3

③標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)Kθ=，其中pθ為標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)(1×105Pa)，pH2、pCO2和pHCOOH為各組分的平衡分壓，如pCO2=pxCO2，p為平衡總壓，xCO2為平衡系統(tǒng)中CO2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。在標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)下，向上述容器充入等物質(zhì)的量的H2和CO2進(jìn)行反應(yīng)，測(cè)得HCOOH的平衡產(chǎn)率為w，則K=___(用含w字母表示)。

（3）O2輔助的Al～CO2電池工作原理如圖所示。該電池電容量大，能有效利用CO2，電池反應(yīng)產(chǎn)物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。

電池正極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)：①O2+e-=O2-；②___，O2的作用是___。

（4）CH4超干重整CO2得到的CO經(jīng)偶聯(lián)反應(yīng)可制得草酸(H2C2O4)。常溫下，向某濃度的草酸溶液中加入一定濃度的KOH溶液，所得溶液的pH=3，則=___。

(已知常溫下H2C2O4的Ka1=6×10-2，Ka2=6×10-5)

Answer 1

【答案】A 加入amol H2(g)，分離出a molHCOOH c 2CO2 + 2O2－=C2O42 + 2O2 催化劑 3.6

【解析】

（1）上述合成甲醇的反應(yīng)速率較慢，說(shuō)明反應(yīng)中有能量差較大的變化，要使反應(yīng)速率加快，則主要是降低能量差大的反應(yīng)過(guò)程，根據(jù)分析A選項(xiàng)能量差為1.64eV，B選項(xiàng)能量差為1.39eV，C選項(xiàng)能量差為1.18eV，D選項(xiàng)能量差為0.54eV，因此A選項(xiàng)中能量差最大，降低它的變化能加快反應(yīng)速率，故答案為：A。

（2）①t2時(shí)，改變的條件是充入amolCO2，t3時(shí)刻正反應(yīng)速率與t1時(shí)刻正反應(yīng)速率相等，說(shuō)明兩個(gè)時(shí)刻的物質(zhì)的量沒(méi)有發(fā)生改變，因此在t2時(shí)刻加入amol H2(g)同時(shí)移出a molHCOOH；故答案為：加入amol H2(g)同時(shí)移出a molHCOOH。

②a. 溫度相同，因此平衡常數(shù)不變，即K1=K3，故a錯(cuò)誤；b. 根據(jù)前面分析得到t1、t3時(shí)刻物質(zhì)的量相等，質(zhì)量也相等，因此混合氣的平均分子量： = ，故b錯(cuò)誤；c. t1、t3時(shí)刻物質(zhì)的量相等，因此混合氣中HCOOH的體積分?jǐn)?shù)相等即V1=V3，故c正確；綜上所述，答案為：c。

③在標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)下，向上述容器充入等物質(zhì)的量的H2和CO2進(jìn)行反應(yīng)，

，，，，，；

故答案為：。

（3）電池正極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)：①O2 +e－=O2－，②2CO2 +2O2－=C2O42－+2O2，根據(jù)這兩個(gè)方程式加和得到O2參與了化學(xué)反應(yīng)，但量未發(fā)生改變，因此O2的作用是催化劑；故答案為：2CO2 +2O2－=C2O42－+2O2；催化劑。

（4）常溫下，向某濃度的草酸溶液中加入一定濃度的KOH溶液，所得溶液的pH=3，則；故答案為：3.6。