Question

（2011?開封一模）“溫室效應(yīng)”是哥本哈根氣候變化大會研究的環(huán)境問題之一．CO₂是目前大氣中含量最高的一種溫室氣體．因此，控制和治理CO₂是解決“溫室效應(yīng)”的有效途徑．
（1）其中一種途徑是將CO₂轉(zhuǎn)化成有機(jī)物實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)．如：
2CO₂（g）+2H₂O（l）═C₂H₄（g）+3O₂（g）△H=+1411.0kJ/mol
2CO₂（g）+3H₂O（l）═C₂H₅OH（l）+3O₂（g）△H=+1366.8kJ/mol
則由乙烯水化制乙醇反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

C₂H₄（g）+H₂O（l）═C₂H₅OH（l）△H=-44.2kJ/mol

．
溫度（K）
（2）在一定條件下，6H₂（g）+2CO₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）．

CO2轉(zhuǎn)化率（%） n（H2）/n（CO2）	500	600	700	800
1.5	45	33	20	12
2	60	43	28	15
3	83	62	37	22

根據(jù)上表中數(shù)據(jù)分析：
①溫度一定時(shí)，提高氫碳比[n（H₂）/n（CO₂）]，CO₂的轉(zhuǎn)化率

增大

（填“增大”“減小”“不變”）．
②該反應(yīng)的正反應(yīng)為

放

（填“吸”或“放”）熱反應(yīng)．

（3）一定條件下，將3molH₂和1molCO₂兩種氣體混合于固定容積為2L的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：3H₂（g）+CO₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）．2min末該反應(yīng)達(dá)到平衡，測得CH₃OH的濃度為0.2mol/L．下列判斷不正確的是

bcd

．
a．該條件下此反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=

c(CH3OH)?c(H2O)

c3(H2)?c(CO2)

b．H₂的平均反應(yīng)速率為0.3mol/（L?s）
c．CO₂的轉(zhuǎn)化率為60%
d．若混合氣體的密度不再改變時(shí)，該反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)
（4）如圖是乙醇燃料電池（電解質(zhì)溶液為KOH溶液）的結(jié)構(gòu)示意圖，則a處通入的是

乙醇

（填“乙醇”或“氧氣”），b處電極上發(fā)生的電極反應(yīng)是：

O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-

．
（5）CO₂在自然界循環(huán)時(shí)可與CaCO₃反應(yīng)，CaCO₃是一種難溶物質(zhì)，其Ksp=2.8×10^-9．CaCl₂溶液與Na₂CO₃溶液混合可形成CaCO₃沉淀，現(xiàn)將等體積的CaCl₂溶液與Na₂CO₃溶液混合，若Na₂CO₃溶液的濃度為2×10^-4mol/L，則生成沉淀所需CaCl₂溶液的最小濃度為大于

2.8×10^-5mol/L

．

Answer 1

分析：（1）利用蓋斯定律可以計(jì)算反應(yīng)的焓變；
（2）增加氫氣的量能夠使二氧化碳的轉(zhuǎn)化率增大；升高溫度化學(xué)平衡向著吸熱方向進(jìn)行；
（3）a、化學(xué)平衡常數(shù)=

各種生成物濃度系數(shù)次方的乘積

各種反應(yīng)物濃度系數(shù)次方的乘積

（固體和純?nèi)軇┎涣腥氡磉_(dá)式中）；
b、化學(xué)反應(yīng)速率等于單位時(shí)間內(nèi)物質(zhì)的濃度的變化量；
c、物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率=

變化量

初始量

× 100%，
d、混合氣體的密度=

混合氣體的質(zhì)量

體積

，看分子和分母的變化來判斷是否為平衡狀態(tài)；
（4）失電子的極為負(fù)極，燃料電池中燃料作負(fù)極，氧氣在正極上放電；
（5）根據(jù)沉淀的溶度積表達(dá)式Ksp=[Ca²⁺][CO₃^2-]來進(jìn)行計(jì)算．

解答：解：（1）根據(jù)蓋斯定律，乙烯水化制乙醇的反應(yīng)應(yīng)是2CO₂（g）+3H₂O（l）═C₂H₅OH（1）+3O₂（g）△H=+1366.8kJ/mol
和2CO₂（g）+2H₂O（l）═C₂H₄（g）+3O₂（g）△H=+1411.0kJ/mol的差，故C₂H₄（g）+H₂O（l）═C₂H₅OH（l）△H=-44.2 kJ/mol，故答案為：C₂H₄（g）+H₂O（l）═C₂H₅OH（l）△H=-44.2 kJ/mol；
（2）①溫度一定時(shí)，提高氫碳比[n（H₂）/n（CO₂）]，相當(dāng)于增加氫氣的量，增加氫氣的量能夠使二氧化碳的轉(zhuǎn)化率增大，故答案為：增大；
 ②從表中數(shù)據(jù)看出：溫度越高，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率越小，升高溫度化學(xué)平衡向著吸熱方向，即向著使二氧化碳的轉(zhuǎn)化率減小的方向（逆向）進(jìn)行，故正向是放熱反應(yīng)，故答案為：放；
（3）a、化學(xué)平衡常數(shù)=

各種生成物濃度系數(shù)次方的乘積

各種反應(yīng)物濃度系數(shù)次方的乘積

（固體和純?nèi)軇┎涣腥氡磉_(dá)式）=K=

c(CH3OH)?c(H2O)

c3(H2)?c(CO2)

，故a正確；
b、H₂的平均反應(yīng)速率=

△cH2

△t

=0.3mol/（l?min），而不是3mol/（l?s），選項(xiàng)單位錯(cuò)誤，故B錯(cuò)誤；
c、甲醇的濃度為0.2mol/L，生成的物質(zhì)的量為0.4mol，則消耗掉的二氧化碳為0.4mol，所以二氧化碳物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率=

變化量

初始量

× 100%=

0.4mol

1mol

×100%=40%，故c錯(cuò)誤；
d、混合氣體的密度=

混合氣體的質(zhì)量

體積

，混合氣體的質(zhì)量遵循質(zhì)量守恒，任何狀態(tài)下質(zhì)量均是定值，此反應(yīng)又是在固定容積為2L的密閉容器中發(fā)生，所以體積在任何狀態(tài)下均是定值，所以密度在任何狀態(tài)下均是定值，故d錯(cuò)誤，故答案為：bcd；
（4）根據(jù)乙醇燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖可以看出a極為失去電子的極，失電子的極為負(fù)極，在燃料電池中燃料作負(fù)極，氧氣在正極上放電，故答案為：乙醇；O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-； 
（5）根據(jù)碳酸鈣沉淀的溶度積表達(dá)式Ksp=[Ca²⁺][CO₃^2-]，生成沉淀所需Ca²⁺的最小濃度c=

Ksp

cCO32-

=

2.8×10-9

1.0×10-4

=2.8×10^-5mol/L，故答案為：2.8×10^-5mol/L．

點(diǎn)評：本題考查了學(xué)生對電化學(xué)和化學(xué)平衡知識的掌握，要求學(xué)生具有分析和解決問題的能力，難度不大．