Question

【题目】将CO2转化为甲醇可以有效利用资源，同时又可控制温室气体．原理为：CO2+3H2CH3OH+H2O

（1）由图1所示的能量变化，写出将CO2转化为甲醇的热化学方程式_____________。

（2）一定温度下，若上述制备甲醇的反应在体积为2L的密闭容器中进行并保持温度不变，起始时投入1moICO2、4molH2,达到平衡时H2与CO2的物质的量之比为8 :1 , CO2的转化率是_____________．

（3）以甲醇燃料电池，采用电解法来处理酸性含铬废水(主要含Cr2O72-)时，实验室利用图2装置模拟该法：

①M区发生反应的电极反应式为___________。

②己知电解池溶液里以Cr2O72-转化为Cr3+，该反应的离子方程式________________。

（4）处理废水时，最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去，当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】

试题分析：（1）根据图1中能量变化，可得热化学方程式为：

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

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

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

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

（2）假设转化的CO2为xmol，由方程式可知转化的氢气为3xmol，故平衡时CO2为(1-x)mol、氢气为(4-3x)mol，平衡时H2与CO2的物质的量之比为8：1，则(4-3x)：(1-x)=8：1，解得x=0.8，故CO2的转化率是×100%=80%，故答案为：80%；

（3）①氢离子由质子交换膜由M电极区移向N电极区，则M为负极、N为正极，负极上发生氧化反应，甲醇失去电子，生成二氧化碳与氢离子，电极反应式为：CH3OH+H2O-6e-═CO2↑+6H+，故答案为：CH3OH+H2O-6e-═CO2↑+6H+；

②电解池溶液里Cr2O72-转化为Cr3+，左侧Fe电极为阳极，Fe失去电子生成Fe2+，酸性条件Fe2+将Cr2O72-还原为Cr3+，自身被氧化为Fe3+，同时生成水，反应离子方程式为：Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，故答案为：Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O；

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