Question

【題目】將CO2轉(zhuǎn)化為甲醇可以有效利用資源，同時又可控制溫室氣體．原理為：CO2+3H2CH3OH+H2O

（1）由圖1所示的能量變化，寫出將CO2轉(zhuǎn)化為甲醇的熱化學(xué)方程式_____________。

（2）一定溫度下，若上述制備甲醇的反應(yīng)在體積為2L的密閉容器中進行并保持溫度不變，起始時投入1moICO2、4molH2,達到平衡時H2與CO2的物質(zhì)的量之比為8 :1 , CO2的轉(zhuǎn)化率是_____________．

（3）以甲醇燃料電池，采用電解法來處理酸性含鉻廢水(主要含Cr2O72-)時，實驗室利用圖2裝置模擬該法：

①M區(qū)發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為___________。

②己知電解池溶液里以Cr2O72-轉(zhuǎn)化為Cr3+，該反應(yīng)的離子方程式________________。

（4）處理廢水時，最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去，當(dāng)Cr3+沉淀完全，溶液的pH_______________。(己知Ksp[Cr(OH)3]=6.4×10-31，lg2=0.3) 。

Answer 1

【答案】（1）CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(l) △H=-50kJ/mol；

（2）80%；

（3）①CH3OH+H2O+6e-=CO2↑+6H+；②Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O；

（4）5.6；

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)圖1中能量變化，可得熱化學(xué)方程式為：

①CO(g)+H2O(l)=CO2(g)+H2(g)△H=-41kJ/mol，

②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l)△H=-(510-419)kJ/mol=-91KJ/mol，

根據(jù)蓋斯定律，②-①可得：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l)△H=-50KJ/mol；

故答案為：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l)△H=-50KJ/mol；

（2）假設(shè)轉(zhuǎn)化的CO2為xmol，由方程式可知轉(zhuǎn)化的氫氣為3xmol，故平衡時CO2為(1-x)mol、氫氣為(4-3x)mol，平衡時H2與CO2的物質(zhì)的量之比為8：1，則(4-3x)：(1-x)=8：1，解得x=0.8，故CO2的轉(zhuǎn)化率是×100%=80%，故答案為：80%；

（3）①氫離子由質(zhì)子交換膜由M電極區(qū)移向N電極區(qū)，則M為負極、N為正極，負極上發(fā)生氧化反應(yīng)，甲醇失去電子，生成二氧化碳與氫離子，電極反應(yīng)式為：CH3OH+H2O-6e-═CO2↑+6H+，故答案為：CH3OH+H2O-6e-═CO2↑+6H+；

②電解池溶液里Cr2O72-轉(zhuǎn)化為Cr3+，左側(cè)Fe電極為陽極，Fe失去電子生成Fe2+，酸性條件Fe2+將Cr2O72-還原為Cr3+，自身被氧化為Fe3+，同時生成水，反應(yīng)離子方程式為：Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，故答案為：Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O；

（4）溶液中c(Cr3+)=l0-5mol/L時沉淀完全，Ksp[Cr( OH)3]=c(Cr3+)×c3(OH-)=6.4×l0-31，則溶液中c(OH-)=4×l0-9，故溶液中c(H+)=mol/L=2.5×l0-6mol/L，則pH=-lgc(H+)=5.6，故答案為：5.6。