Question

（2009?鎮(zhèn)江一模）隨著人類對溫室效應(yīng)和資源短缺等問題的重視，如何降低大氣中CO₂的含量及有效地開發(fā)利用CO₂，引起了各國的普遍重視．
（1）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(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：在體積為1L的密閉容器中，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所示．

①從反應(yīng)開始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v（H₂）=

0.225

mol/（L?min）．
②該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為

k=

c(CH3OH)×c(H2O)

c(CO2)×c3(H2)

．
③下列措施中能使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大的是

C、D

．
A．升高溫度                  B．充入He（g），使體系壓強(qiáng)增大
C．將H₂O（g）從體系中分離     D．再充入1mol CO₂和3mol H₂
（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)的陽極反應(yīng)為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，則陰極反應(yīng)式為：

2CO₂+4e^-+2H₂O=2 CO+4OH^-

．
有人提出，可以設(shè)計反應(yīng)2CO=2C+O₂（△H＞0、△S＜0）來消除CO的污染．請你判斷是否可行并說出理由：

不可行，該反應(yīng)是一個焓增、熵減的反應(yīng)，任何情況下不能自發(fā)進(jìn)行

．

Answer 1

分析：（1）①根據(jù)v=

△c

△t

結(jié)合反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比計算反應(yīng)速率；
②根據(jù)平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積計算；
③根據(jù)使

n(CH3OH)

n(CO2)

增大應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動分析；
（2）陰極發(fā)生還原反應(yīng)，CO₂被還原生成CO；根據(jù)吉布斯自由能的大小判斷反應(yīng)能否進(jìn)行．

解答：解：（1）①v（CO₂）=

1.00mol/L-0.25mol/L

10min

=0.075mol/（L?min），則v（H₂）=3×v（CO₂）=0.225mol/（L?min），
故答案為：0.225；
②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，即k=

c(CH3OH)×c(H2O)

c(CO2)×c3(H2)

，
故答案為：k=

c(CH3OH)×c(H2O)

c(CO2)×c3(H2)

；
③使

n(CH3OH)

n(CO2)

增大應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動：
A．該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，故A錯誤；
B．充入He氣，參加反應(yīng)的物質(zhì)的濃度不變，平衡不移動，故B錯誤；
C．將H₂O（g）從體系中分離，生成物濃度減小，平衡向正反應(yīng)方向移動，故C正確；
D．再充入1molCO₂和3molH₂，反應(yīng)物濃度增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，故D正確．
故答案為：CD；
（2）陰極發(fā)生還原反應(yīng)，CO₂被還原生成CO，陰極反應(yīng)為：2CO₂+4e^-+2H₂O=2 CO+4OH^-；
反應(yīng)2CO=2C+O₂（△H＞0、△S＜0），則△G=△H-T?△S＞0，反應(yīng)是一個焓增、熵減的反應(yīng)，任何情況下不能自發(fā)進(jìn)行，
故答案為：2CO₂+4e^-+2H₂O=2 CO+4OH^-；不可行，該反應(yīng)是一個焓增、熵減的反應(yīng)，任何情況下不能自發(fā)進(jìn)行．

點(diǎn)評：本題考查較為綜合，涉及反應(yīng)速率、平衡常數(shù)、平衡移動以及電化學(xué)等知識，題目難度不大，注意把握影響平衡移動的因素以及平衡移動方向的判斷．