Question

“温室效应”是哥本哈根气候变化大会研究的环境问题之一．CO₂是目前大气中含量最高的一种温室气体．因此，控制和治理CO₂是解决“温室效应”的有效途径．
（1）其中一种途径是将CO₂转化成有机物实现碳循环．如：
2CO₂（g）+2H₂O（l）═C₂H₄（g）+3O₂（g）△H=+1411.0kJ/mol
2CO₂（g）+3H₂O（l）═C₂H₅OH（1）+3O₂（g）△H=+1366.8kJ/mol
则由乙烯水化制乙醇反应的热化学方程式为

 

．
（2）在一定条件下，6H₂（g）+2CO₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）．
根据上表中数据分析：

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

①温度一定时，提高氢碳比

n(H2)

n(CO2)

，CO₂的转化率

 

（填“增大”“减小”“不变”）．
②该反应的正反应为

 

（填“吸”或“放”）热反应．
（3）一定条件下，将3molH₂和1molCO₂两种气体混合于固定容积为2L的密闭容器中，发生如下反应：3H₂（g）+CO₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）．2min末该反应达到平衡，测得CH₃OH的浓度为0.2mol/L．下列判断不正确的是

 

．
a．该条件下此反应的化学平衡常数表达式为K=

c(CH3OH)?c(H2O)

c3(H2)?c(CO2)

b．H₂的平均反应速率为0.3mol/（L?s）        
c．CO₂的转化率为60%
d．若混合气体的密度不再改变时，该反应一定达到平衡状态
（4）科技人员设想以如图所示装置及电化学原理，将CO₂和H₂转化为甲醇．若A处通入CO₂，B处通入H₂，C为CH₃OH
①B极为

 

极
②A极的电极反应式为

 

（5）CO₂在自然界循环时可与CaCO₃反应，CaCO₃是一种难溶物质，已知常温下，其溶解度为1.2×10^-3g，则其Ksp为

 

．

Answer 1

考点：热化学方程式,化学电源新型电池,化学平衡建立的过程,化学平衡的影响因素

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）利用盖斯定律可以计算反应的焓变；
（2）增加氢气的量能够使二氧化碳的转化率增大；升高温度化学平衡向着吸热方向进行；
（3）a、化学平衡常数b、化学反应速率等于单位时间内物质的浓度的变化量；
c、物质的转化率=

变化量

初始量

×100%，
d、混合气体的密度=

混合气体质量

体积

，看分子和分母的变化来判断是否为平衡状态；
（4）失电子的极为负极，燃料电池中燃料作负极，氧气在正极上放电；
（5）根据溶解度的概念结合Ksp表达式进行计算即可．

解答： 解：（1）根据盖斯定律，乙烯水化制乙醇的反应应是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，
故答案为：C₂H₄（g）+H₂O（l）═C₂H₅OH（l）△H=-44.2 kJ/mol；
（2）①温度一定时，提高氢碳比[n（H₂）/n（CO₂）]，相当于增加氢气的量，增加氢气的量能够使二氧化碳的转化率增大，故答案为：增大；
 ②从表中数据看出：温度越高，二氧化碳的转化率越小，升高温度化学平衡向着吸热方向，即向着使二氧化碳的转化率减小的方向（逆向）进行，故正向是放热反应，故答案为：放；
（3）a、化学平衡常数=

各生成物平衡浓度系数次方的乘积

各反应物平衡浓度系数次方的乘积

（固体和纯溶剂不列入表达式中）=

c(CH3OH)?c(H2O)

c3(H2)?c(CO2)

，故a正确；
b、H₂的平均反应速率=

△c(H2)

△t

=0.3mol/（l?min），而不是3mol/（l?s），选项单位错误，故B错误；
c、甲醇的浓度为0.2mol/L，生成的物质的量为0.4mol，则消耗掉的二氧化碳为0.4mol，所以二氧化碳物质的转化率=

变化量

初始量

×100%=

0.4mol

1mol

×100%=40%，故c错误；
d、混合气体的密度=

混合气体质量

体积

，混合气体的质量遵循质量守恒，任何状态下质量均是定值，此反应又是在固定容积为2L的密闭容器中发生，所以体积在任何状态下均是定值，所以密度在任何状态下均是定值，故d错误，故答案为：bcd；
（4）①根据燃料电池的结构示意图A处通入CO₂，B处通入H₂，可以知道B极为失去电子的极，失电子的极为负极，在燃料电池中燃料氢气作负极，故答案为：负；
②氧气在正极上得电子，在酸性介质下，二氧化碳得电子的还原反应为：CO₂+6H⁺+6e^-=CH₃OH+H₂O，故答案为：CO₂+6H⁺+6e^-=CH₃OH+H₂O；
（5）因为常温时，碳酸钙的溶解度为1.2×10^-3g，则100克水形成饱和碳酸钙溶液的质量=100g+1.2×10^-3g≈100g，稀溶液的密度=1g/ml，100克水形成饱和碳酸钙溶液的体积=

100g

1g/mL

=100ml=0.1L，溶液中钙离子的物质的量=溶液中碳酸根离子的物质的量=溶解碳酸钙的物质的量=

1.2×10-3g

100g/mol

=1.2×10^-5mol，溶液中含C（Ca²⁺）=C（CO₃^2-）=

1.2×10-5mol

0.1L

=1.2×10^-4mol/L，则其Ksp=1.2×10^-4mol/L×1.2X10^-4mol/L=1.44×10^-8mo1/L，故答案为：1.44×10^-8mo1/L．

点评：本题综合考查了学生有关热化学、电化学、化学反应平衡的移动以及溶液中的溶解度和Ksp之间的关系知识，属于知识的迁移和应用题方面的题目，难度大．