Question

【題目】研究和深度開發(fā)CO、CO2的應用對構建生態(tài)文明社會具有重要的意義。

（1）CO2可以被NaOH溶液捕獲。若所得溶液c(HCO3-)：c(CO32-)=2：1，溶液中由水電離出的c(H+)=__。(室溫下，H2CO3的K1=4×10-7；K2=5×10-11)

（2）CO2和H2充入一定體積的密閉容器中，反應過程和在兩種溫度下CH3OH的物質的量隨時間的變化如圖所示。

①已知圖所示反應每消耗1molH2，熱量變化是16.3kJ，則反應的熱化學方程式為__。曲線I、Ⅱ對應的平衡常數大小關系為K1__K2(填“＞”或“=”或“＜”)。

②一定溫度下，若此反應在恒壓容器中進行，能判斷該反應達到化學平衡狀態(tài)的依據是__。

a.容器中壓強不變

b.H2的體積分數不變

c.c(H2)=3c(CH3OH)

d.容器中密度不變

e.2個C=O斷裂的同時有3個H—H斷裂

③一定比例的合成氣在裝有催化劑的反應器中反應12小時，體系中甲醇的產率和催化劑的催化活性與溫度的關系如圖所示。

當溫度為470K時，圖中P點__(填“是”或“不是”)處于平衡狀態(tài)。490K之后，甲醇產率下降的原因是__。

（3）用二氧化碳可合成低密度聚乙烯(LDPE)。常溫常壓下以納米二氧化鈦膜為工作電極，電解CO2，可制得LDPE，可能的機理如圖所示。

則過程I中陰極電極反應式__，工業(yè)上生產1.4×104g的LDPE，轉移電子的物質的量為__。

Answer 1

【答案】10-4mol·L-1 CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-48.9kJ·mol-1 > bd 不是 反應為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，且催化劑活性降低 CO2+e-=CO2- 6×103mol

【解析】

（1）所得溶液 ，由可知 ，則c(OH)＝10-4mol·L-1，則溶液中由水電離出的c(H+)＝10-4mol·L-1；

故答案為： 10-4mol·L-1；

（2）①已知圖1所示反應每消耗1molH2，熱量變化是16.3KJ，涉及反應為CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，消耗3mol氫氣，則熱量變化為48.9kJ，曲線I、Ⅱ中Ⅱ溫度較高，可知升高溫度甲醇物質的量較小，應為放熱反應，則熱化學方程式為CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H＝－48.9kJ/mol，升高溫度，平衡逆向移動，則平衡常數減小，K1＞K2；

故答案為：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-48.9kJ·mol-1；＞；

②a．反應在恒壓條件下進行，無論是否達到平衡，容器中壓強都不變，故a錯誤；b．H2的體積分數不變，可說明達到平衡狀態(tài)，故b正確；c．平衡常數未知，且不能確定反應物轉化的程度，c(H2)＝3c(CH3OH)不能確定是否達到平衡狀態(tài)，故c錯誤；d．反應前后體積不等，在恒壓條件下，容器中密度不變，可說明達到平衡狀態(tài)，故d正確；e．2個C＝O斷裂的同時有3個H－H斷裂，都為正反應速率，不能說明正逆反應速率相等，故e錯誤；故答案為：bd；

③由于產率最高之前，未達到平衡狀態(tài)，反應為放熱反應，達到平衡之后，升高溫度，平衡逆向移動，產率下降，且催化劑活性降低；

故答案為：不是；反應為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，且催化劑活性降低；

（3）過程I中陰極電極發(fā)生還原反應生成 ，電極方程式為 ，由C原子守恒可知關系式為2nCO2～，碳的化合價從+4變?yōu)椋?/span>2，每個C原子得到6個電子，則2nCO2總共得到12n個電子，根據電荷守恒可得該電極反應式為：2nCO2+12e+12nH+＝+4nH2O，需要二氧化碳的物質的量為： ，則轉移電子的物質的量為；

故答案為：；6×103mol。