Question

13．向大氣中排放過量的二氧化碳是造成全球氣候變暖的重要因素，所以二氧化碳的捕捉和利用是我國(guó)能源領(lǐng)域的一個(gè)重要戰(zhàn)略方向．
（l）CO₂的電子式是；將足量的C0₂通入下列溶液中，最終溶液變渾濁的是ce．
a．氯化鋇溶液    b．次氯酸鈣溶液   c．飽和蘇打溶液    d．澄清石灰水     e．水玻璃
（2）碳酸錳熱分解可制備重要化工原料二氧化錳并產(chǎn)生大量CO₂，反應(yīng)原理為2MnCO₃+O₂═2MnO₂+2CO₂．某溫度下該平衡體系的壓強(qiáng)為p，CO₂、O₂的物質(zhì)的量分別為n₁和n₂，請(qǐng)用平衡分壓代替平衡濃度，計(jì)算碳酸錳熱分解反應(yīng)的平衡常數(shù)k=$\frac{P{n}_{1}^{2}}{n2（n1+n2）}$（分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）．
（3）C0₂和H₂反應(yīng)合成二甲醚，已知：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁=-49.1kJ•mol
2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₂=-24.5kJ•mol
CO₂（g）+H₂（g）?C0（g）+H₂O（g）△H₃=+41.2kJ•mol
①由以上信息可知CO₂（g）與H₂（g）可轉(zhuǎn)化為CH₃OCH₃（g）和H₂O（g），當(dāng)有6.9gCH₃OCH₃（g）生成時(shí)反應(yīng)放出的熱量為18.4kJ，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為1.8N_A．
②一定條件下，上述合成二甲醚的反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)后，若改變反應(yīng)的某個(gè)條件，下變化能說明平衡一定向正反應(yīng)方向移動(dòng)的是b．（填代號(hào)）
a．逆反應(yīng)速率先增大后減小
b．H₂的轉(zhuǎn)化率增大
c．CO₂的體積百分含量減小
d．容器中$\frac{c（{H}_{2}）}{c（C{O}_{2}）}$的值減小
（4）工業(yè)上常用高濃度的K₂CO₃溶液吸收CO₂，得溶液X，再利用電解法使K₂CO₃溶液再生，其裝置示意圖如圖：
①b電極反應(yīng)式為4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，產(chǎn)生CO₂原因是H⁺+HCO₃^-═H₂O+CO₂↑．
②利用平衡移動(dòng)原理，簡(jiǎn)述CO₃^2-在陰極區(qū)再生的原因HCO₃^-存在電離平衡：HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，陰極H⁺放電濃度減小平衡右移，CO₃^2-再生；陰極H⁺放電OH^-濃度增大，OH^-與HCO₃^-反應(yīng)生成CO₃^2-，CO₃^2-再生，
故答案為：HCO₃^-存在電離平衡：HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，陰極H⁺放電濃度減小，平衡右移，CO₃^2-再生；陰極H⁺放電OH^-濃度增大，OH^-與HCO₃^-反應(yīng)生成CO₃^2-，CO₃^2-再生．．

Answer 1

分析 （l）CO₂是共價(jià)化合物，其結(jié)構(gòu)式為O=C=O，碳原子和氧原子之間有2對(duì)電子；先判斷反應(yīng)是否發(fā)生，再根據(jù)生成物的溶解性進(jìn)行判斷，難溶性的物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生沉淀，白色沉淀有：硅酸、碳酸氫鈉晶體、難溶的碳酸鹽等，以此解答；
（2）生成物濃度的冪之積比上反應(yīng)濃度的冪之積，固體不代入表達(dá)式；2MnCO₃+O₂═2MnO₂+2CO₂的K=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）}{c（{O}_{2}）}$；
（3）①CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁=-49.1kJ•mol^-1
②2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₂=-24.5kJ•mol^-1
①根據(jù)蓋斯定律①×2+②書寫CO₂（g）加H₂（g）轉(zhuǎn)化為CH₃OCH₃（g）和H₂O（g）的熱化學(xué)方程式為：2CO₂（g）+6H₂（g）═CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）△H=-122.7 kJ•mol^-1，為此可計(jì)算6.9gCH₃OCH₃（g）生成時(shí)反應(yīng)放出的熱量；依據(jù)關(guān)系：CH₃OCH₃～12e^-計(jì)算轉(zhuǎn)移的電子數(shù)；
②a．逆反應(yīng)速率先增大后減小，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；
 b．H₂的轉(zhuǎn)化率增大，說明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；                   
c．CO₂的體積百分含量減小，可能為減小二氧化碳的量使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；
d．容器中c（H₂）/c（CO₂）的值減小，可能為減小氫氣的量使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；
（4）①陽極上氫氧根離子放電生成氧氣；
②碳酸氫根離子程度電離平衡、氫氧根離子和碳酸氫根離子反應(yīng)生成碳酸根離子；

解答 解：（l）CO₂是共價(jià)化合物，其結(jié)構(gòu)式為O=C=O，碳原子和氧原子之間有2對(duì)電子，其電子式為 ；
a．向BaCl₂溶液中通入少量的CO₂不會(huì)發(fā)生反應(yīng)，無沉淀出現(xiàn)，故a錯(cuò)誤；
b．向Ca（ClO）₂溶液通入過量CO₂會(huì)生成次氯酸和碳酸氫鈣，沒有沉淀，故b錯(cuò)誤；
c．蘇打溶液為碳酸鈉溶液，飽和碳酸鈉溶液和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸氫鈉，由于碳酸氫鈉溶解度比碳酸鈉小，則生成沉淀，故C正確；
d．向澄清石灰水溶液通入過量CO₂會(huì)生成碳酸氫鈣，沒有沉淀，故d錯(cuò)誤；
e．水玻璃是硅酸鈉溶液，向Na₂SiO₃溶液中通入過量CO₂會(huì)生成硅酸沉淀，故e正確；
故選ce；
故答案為：；ce；
（2）反應(yīng)①的平衡常數(shù)表達(dá)式K₁=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）}{c（{O}_{2}）}$=$\frac{（\frac{Pn1}{n1+n2}）^{2}}{\frac{Pn2}{n1+n2}}$=$\frac{P{n}_{1}^{2}}{n2（n1+n2）}$，
故答案為：$\frac{P{n}_{1}^{2}}{n2（n1+n2）}$；
（3）①CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁=-49.1kJ•mol^-1
②2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₂=-24.5kJ•mol^-1
①根據(jù)蓋斯定律①×2+②，則CO₂（g）加H₂（g）轉(zhuǎn)化為CH₃OCH₃（g）和H₂O（g）的熱化學(xué)方程式為2CO₂（g）+6H₂（g）═CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）△H=-122.7 kJ•mol^-1，6.9gCH₃OCH₃（g）生成時(shí)反應(yīng)放出的熱量為：6.9g×$\frac{122.7KkJ/mol}{46g/mol}$=18.4kJ；
根據(jù)CH₃OCH₃～12e^-（設(shè)可轉(zhuǎn)移電子xmol
          46          12
          6.9          x           
x=$\frac{6.9g×12mol}{46g}$=1.8mol
故答案為：18.4；1.8N_A
②a．逆反應(yīng)速率先增大后減小，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故不選；
b．H₂的轉(zhuǎn)化率增大，說明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故選；                   
c．CO₂的體積百分含量減小，可能為減小二氧化碳的量使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故不選；
d．容器中c（H₂）/c（CO₂）的值減小，可能為減小氫氣的量使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故不選；
故選：b；
（4）①陽極上氫氧根離子放電生成氧氣和水，電極反應(yīng)式為4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，
故答案為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
②HCO₃^-存在電離平衡：HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，陰極H⁺放電濃度減小平衡右移，CO₃^2-再生；陰極H⁺放電OH^-濃度增大，OH^-與HCO₃^-反應(yīng)生成CO₃^2-，CO₃^2-再生，
故答案為：HCO₃^-存在電離平衡：HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，陰極H⁺放電濃度減小，平衡右移，CO₃^2-再生；陰極H⁺放電OH^-濃度增大，OH^-與HCO₃^-反應(yīng)生成CO₃^2-，CO₃^2-再生．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡常數(shù)的含義，平衡移動(dòng)、反應(yīng)方向進(jìn)行判斷等相關(guān)知識(shí)，題目難度中等，試題綜合性強(qiáng)，學(xué)生要有一定的化學(xué)基本功才能解決，試題培養(yǎng)了學(xué)生的靈活應(yīng)用能力．