Question

【题目】研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。

（1）CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液c(HCO3-)：c(CO32-)=2：1，溶液中由水电离出的c(H+)=__。(室温下，H2CO3的K1=4×10-7；K2=5×10-11)

（2）CO2和H2充入一定体积的密闭容器中，反应过程和在两种温度下CH3OH的物质的量随时间的变化如图所示。

①已知图所示反应每消耗1molH2，热量变化是16.3kJ，则反应的热化学方程式为__。曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为K1__K2(填“＞”或“=”或“＜”)。

②一定温度下，若此反应在恒压容器中进行，能判断该反应达到化学平衡状态的依据是__。

a.容器中压强不变

b.H2的体积分数不变

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

d.容器中密度不变

e.2个C=O断裂的同时有3个H—H断裂

③一定比例的合成气在装有催化剂的反应器中反应12小时，体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图所示。

当温度为470K时，图中P点__(填“是”或“不是”)处于平衡状态。490K之后，甲醇产率下降的原因是__。

（3）用二氧化碳可合成低密度聚乙烯(LDPE)。常温常压下以纳米二氧化钛膜为工作电极，电解CO2，可制得LDPE，可能的机理如图所示。

则过程I中阴极电极反应式__，工业上生产1.4×104g的LDPE，转移电子的物质的量为__。

Answer 1

【答案】10-4mol·L-1 CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-48.9kJ·mol-1 > bd 不是 反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，且催化剂活性降低 CO2+e-=CO2- 6×103mol

【解析】

（1）所得溶液 ，由可知 ，则c(OH)＝10-4mol·L-1，则溶液中由水电离出的c(H+)＝10-4mol·L-1；

故答案为： 10-4mol·L-1；

（2）①已知图1所示反应每消耗1molH2，热量变化是16.3KJ，涉及反应为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，消耗3mol氢气，则热量变化为48.9kJ，曲线I、Ⅱ中Ⅱ温度较高，可知升高温度甲醇物质的量较小，应为放热反应，则热化学方程式为CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H＝－48.9kJ/mol，升高温度，平衡逆向移动，则平衡常数减小，K1＞K2；

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

②a．反应在恒压条件下进行，无论是否达到平衡，容器中压强都不变，故a错误；b．H2的体积分数不变，可说明达到平衡状态，故b正确；c．平衡常数未知，且不能确定反应物转化的程度，c(H2)＝3c(CH3OH)不能确定是否达到平衡状态，故c错误；d．反应前后体积不等，在恒压条件下，容器中密度不变，可说明达到平衡状态，故d正确；e．2个C＝O断裂的同时有3个H－H断裂，都为正反应速率，不能说明正逆反应速率相等，故e错误；故答案为：bd；

③由于产率最高之前，未达到平衡状态，反应为放热反应，达到平衡之后，升高温度，平衡逆向移动，产率下降，且催化剂活性降低；

故答案为：不是；反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，且催化剂活性降低；

（3）过程I中阴极电极发生还原反应生成 ，电极方程式为 ，由C原子守恒可知关系式为2nCO2～，碳的化合价从+4变为－2，每个C原子得到6个电子，则2nCO2总共得到12n个电子，根据电荷守恒可得该电极反应式为：2nCO2+12e+12nH+＝+4nH2O，需要二氧化碳的物质的量为： ，则转移电子的物质的量为；

故答案为：；6×103mol。