Question

【題目】全球氣候變暖已經(jīng)成為全世界人類面臨的重大問題，溫家寶總理在“哥本哈根會議”上承諾到2020年中國減排溫室氣體40%．
（1）地球上的能源主要源于太陽，綠色植物的光合作用可以大量吸收CO2以減緩溫室效應(yīng)，主要過程可以描述分為下列三步（用“C5”表示C5H10O4 ， 用“C3”表示C3H6O3）：
Ⅰ、H2O（l）═2H+（aq）+ O2（g）+2e﹣△H=+284kJ/mol
Ⅱ、CO2（g）+C5（s）+2H+（aq）═2C3+（s）△H=+396kJ/mol
Ⅲ、12C3+（s）+12e﹣═C6H12O6（葡萄糖、s）+6C5（s）+3O2（g）△H=﹣1200kJ/mol
寫出綠色植物利用水和二氧化碳合成葡萄糖并放出氧氣的熱化學(xué)方程式 ．
（2）降低大氣中CO2的含量及有效地開發(fā)利用CO2 ， 目前工業(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)進行如下實驗，在體積為1L的恒容密閉容器中，充入1mol CO2和3mol H2 ， 一定條件下發(fā)生反應(yīng)：
CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H=﹣49.0kJ/mol．測得CO2和CH3OH（g）的濃度隨時間變化如圖1所示．

①從反應(yīng)開始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v（H2）=mol/（Lmin）；
②氫氣的轉(zhuǎn)化率=；
③該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為K=；
④下列措施中能使平衡體系中n（CH3OH）/n（CO2）增大的是
A．升高溫度 B．充入He（g），使體系壓強增大
C．將H2O（g）從體系中分離出去 D．再充入1mol CO2和3mol H2
⑤當(dāng)反應(yīng)達到平衡時，H2的物質(zhì)的量濃度為c1 ， 然后向容器中再加入一定量H2 ， 待反應(yīng)再一次達到平衡后，H2的物質(zhì)的量濃度為c2 ． 則c1c2的關(guān)系（填＞、＜、=）．
（3）減少溫室氣體排放的關(guān)鍵是節(jié)能減排，大力開發(fā)利用燃料電池就可以實現(xiàn)這一目標．如圖2所示甲烷燃料電池就是將電極表面鍍一層細小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強，性質(zhì)穩(wěn)定．將其插入KOH溶液從而達到吸收CO2的目的．請回答：
①通入氧氣一極的電極反應(yīng)式為；
②隨著電池不斷放電，電解質(zhì)溶液的pH（填“增大”、“減小”或“不變”）．
③通常情況下，甲烷燃料電池的能量利用率（填“大于”、“小于”或“等于”）甲烷燃燒的能量利用率．

Answer 1

【答案】
（1）6CO2（g）+6H2O（l）=C6H12O6（s）+6O2（g）△H=+2880 kJ?mol﹣1
（2）0.225；75%；；CD；＜
（3）O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣；減��；大于
【解析】解：（1）已知：Ⅰ．H2O（l）═2H+（aq）+ O2（g）+2e﹣△H=+284kJ/mol
Ⅱ．CO2（g）+C5（s）+2H+（aq）═2C3+（s）△H=+396kJ/mol
Ⅲ.12C3+（s）+12e﹣═C6H12O6（葡萄糖、s）+6C5（s）+3O2（g）△H=﹣1200kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，Ⅱ×6+Ⅲ+Ⅰ×6可得：6CO2（g）+6H2O（g）=C6H12O6（葡萄糖、s）+6O2（g），則△H=[（+284KJ/mol）+（+396KJ/mol）]×6+（﹣1200KJ/mol）=+2880KJ/mol，
故熱化學(xué)方程式為：6CO2（g）+6H2O（l）=C6H12O6（s）+6O2（g）△H=+2880 kJmol﹣1 ，
故答案為：6CO2（g）+6H2O（l）=C6H12O6（s）+6O2（g）△H=+2880 kJmol﹣1；（2）在體積為1L的恒容密閉容器中，充入1mol CO2和3mol H2 ， 10min平衡時甲醇濃度為0.75mol/L，二氧化碳濃度為0.25mol/L，則：

	CO2（g）	+	3H2（g）		CH3OH（g）	+	H2O（g）
開始（mol/L）	1		3		0		0
變化（mol/L）：	0.75		2.25		0.75		0.75
平衡（mol/L）：	0.25		0.75		0.75		0.75

①從反應(yīng)開始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v（H2）= =0.225 molL﹣1min﹣1 ，
故答案為：0.225；
②氫氣的轉(zhuǎn)化率= ×100%=75%，
故答案為：75%；
③平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，則K= ，
故答案為： ；
④A．因正反應(yīng)放熱，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，則比值減小，故A錯誤；
B．充入He（g），使體系壓強增大，恒容條件下各組分濃度不變，平衡不移動，比值不變，故B錯誤；
C．將H2O（g）從體系中分離，平衡向正反應(yīng)方向移動，比值增大，故C正確；
D．再充入1mol CO2和3mol H2 ， 等效為增大壓強，平衡正向移動，則比值增大，故D正確，
故答案為：CD；
⑤加入氫氣雖然正向移動，平衡移動的結(jié)果是減弱這種改變，而不能消除這種改變，即雖然平衡正向移動，氫氣的物質(zhì)的量在增加后的基礎(chǔ)上減小，但是CO2（g）濃度較小、CH3OH（g） 濃度增大、H2O（g）濃度增大，且平衡常數(shù)不變，達到新平衡時H2的物質(zhì)的量濃度與之前相比一定增大，故c1＜c2 ， 故答案為：＜；（3）①氧氣發(fā)生還原反應(yīng)，獲得電子，在堿性條件下生成氫氧根離子，電極反應(yīng)式為：O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣ ， 故答案為：O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣；
②燃料電池的總反應(yīng)是：CH4+2O2+2KOH═K2CO3+3H2O，消耗氫氧根離子，所以堿性減弱，pH減小，故答案為：減�。�
③甲烷燃燒時要放出熱量、光能，所以燃料電池中甲烷的利用率比甲烷燃燒的能量利用率高，故答案為：大于．
（1）已知：Ⅰ．H2O（l）═2H+（aq）+ O2（g）+2e﹣△H=+284kJ/mol
Ⅱ．CO2（g）+C（s）+2H+（aq）═2C3+（s）△H=+396kJ/mol
Ⅲ.12C3+（s）+12e﹣═C6H12O6（葡萄糖、s）+6C5（s）+3O2（g）△H=﹣1200kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，Ⅱ×6+Ⅲ+Ⅰ×6可得：6CO2（g）+6H2O（g）=C6H12O6（葡萄糖、s）+6O2（g）；（2）在體積為1L的恒容密閉容器中，充入1mol CO2和3mol H2 ， 10min平衡時甲醇濃度為0.75mol/L，二氧化碳濃度為0.25mol/L，則：

	CO2（g）	+	3H2（g）		CH3OH（g）	+	H2O（g）
開始（mol/L）	1		3		0		0
變化（mol/L）：	0.75		2.25		0.75		0.75
平衡（mol/L）：	0.25		0.75		0.75		0.75

①根據(jù)v= 計算v（H2）；
②氫氣的轉(zhuǎn)化率= ×100%；
③平衡常數(shù)是指：一定溫度下，可逆反應(yīng)達到平衡時，生成物濃度系數(shù)次冪乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪乘積之比；
④A．正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動；
B．充入He（g），使體系壓強增大，恒容條件下各組分濃度不變，平衡不移動；
C．將H2O（g）從體系中分離出去，平衡正向移動；
D．再充入1mol CO2和3mol H2 ， 等效為增大壓強，平衡正向移動；
⑤增大某一反應(yīng)物的濃度，平衡正向移動，移動結(jié)果不能消除該物質(zhì)濃度增大；（3）①氧氣發(fā)生還原反應(yīng)，獲得電子，在堿性條件下生成氫氧根離子；
②甲烷燃燒生成二氧化碳與水，二氧化碳又與氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉，溶液堿性減弱；
③甲烷燃燒時要放出熱量、光能，所以燃料電池中甲烷的利用率比甲烷燃燒的能量利用率高．