Question

（16分）Ⅰ．如何降低大气中CO₂的含量及有效利用CO₂，目前已引起各国普遍重视。

（1）工业上有一种方法是用CO₂来生产燃料甲醇。为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO₂和3 mol H₂，在500℃下发生反应：

CO₂(g)＋3H₂(g) CH₃OH(g)＋H₂O(g) 。

实验测得CO₂(g)和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如下图1所示。

①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H₂)＝_____________________；

②图2是改变温度时H₂的化学反应速率随时间变化的示意图，则该反应的正反应是

      热（填“吸”或“放”）反应。

③该反应的平衡常数K为      （保留两位小数）。若提高温度到800℃进行，达平衡时，K值       （填“增大”、“减小”或“不变”），

④500℃达平衡时，CH₃OH的体积分数ω为        。

（2）在载人航天器的生态系统中，不仅要求分离去除CO₂，还要求提供充足的O₂。某种电化学装置可实现如下转化：2CO₂＝2CO＋O₂，CO可用作燃料。已知该反应的阳极反应为：4OH^－－4e^－＝O₂↑＋2H₂O，则阴极反应式为_________      ____   ___。

Ⅱ．工业上可利用煤的气化产物（CO和H₂）合成二甲醚（CH₃OCH₃），其三步反应如下：

① 2H₂ (g)＋CO(g)  CH₃OH (g)          ΔH＝ －90.8 kJ·mol^-1

② 2CH₃OH(g)  CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g)    ΔH＝ －23.5 kJ·mol^-1

③ CO(g)＋H₂O(g)  CO₂ (g)＋H₂(g)       ΔH＝ －41.3 kJ·mol^-1

（3）总合成反应的热化学方程式为__________                          _   。

（4）一定条件下的密闭容器中，上述总反应达到平衡时，要提高CO的转化率，可以采取的措施是__________（填字母代号）。

A．高温高压          B．加入催化剂        C．减少CO₂的浓度

D．增加CO的浓度    E．分离出二甲醚

（5）已知反应②2CH₃OH(g)CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g)在某温度下的平衡常数K = 400。此温度下，在密闭容器中加入CH₃OH，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：

物质	CH3OH	CH3OCH3	H2O
c / mol·L-1	0.44	0.60	0.60

此时，v (正) _____ v (逆) （填“＞”、“＜”或“＝”）。

 

Answer 1

【答案】

（16分）

（2）2CO₂＋2H₂O＋4e^－＝2CO＋4OH^－  （2分）

Ⅱ．（3）3H₂(g)＋3CO(g)  CH₃OCH₃(g)＋CO₂ (g)   ΔH ＝ －246.4 kJ·mol^-1（3分）

（4） C E （2分）  ；

（5）＞ （1分）

【解析】