Question

【题目】研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。

（1）在一定条件下将CO2和H2转化为甲醇蒸气和水蒸气的相关反应有：

CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g） △H1＝＋41kJ／mol

CO（g）＋2 H2（g）CH3OH（g） △H2＝－90kJ／mol

则由CO2和H2转化为甲醇蒸气和水蒸气的热化学方程式为____________________。

（2）在一定温度下，向2L固定容积的密闭容器中通入2molCO2、3molH2，发生反应CO2（g）＋3H（g）2CH3OH（g）＋H2O（g） △H3<0．测得CO2（g）和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图所示。

①能说明该反应已达平衡状态的是______________。

A．单位时间内有n molH—H键断裂，同时又n mol O—H键生成

B．混合气体的密度不随时间变化

C．体系中n（CO2）／n（H2）＝1∶1，且保持不变

D．CO2的体积分数在混合气体中保持不变

②下列措施能使n（CH3OH）／n（CO2）增大的是__________。

A．升高温度

B．恒温恒容下，再充入2molCO2、3molH2

C．使用高效催化剂

D．恒温恒容充入He（g）

③计算该温度下此反应的平衡常数K＝__________（L／mol）2（保留3位有效数字）；若使K的值变为1，则应采取的措施是___________。

A．增大压强 B．恒压加入一定量H2

C．升高温度 D．降低温度

（3）捕捉CO2可以利用Na2CO3溶液。用100mL 0.1mol／LNa2CO3溶液完全捕捉224mL（己换算为标准状况，溶液体积变化忽略不计）CO2气体，所得溶液显_________性（填酸，碱，中）：且c（HCO3－）＋c（CO32－）＋c（H2CO3）＝__________mol／L（填数字）。

Answer 1

【答案】 CO2（g）＋3H2（g） CH3OH（g）＋H2O（g） △H＝－49 kJ/mol CD B 0.198 D 碱 0.2

【解析】(1)①CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)△H1＝＋41kJ／mol，

②CO(g)＋2 H2(g)CH3OH(g)△H2＝－90kJ／mol，根据盖斯定律，将①+②得：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) △H＝－49 kJ/mol，故答案为：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) △H＝－49 kJ/mol；

(2)①A．单位时间内有nmolH-H键断裂，同时有nmolO-H键生成，均体现正反应速率，不能判定平衡，故A不选；B．气体的质量、体积始终不变，混合气体的密度不随时间变化，不能判定平衡，故B不选；C．反应物的起始量不同，体系中n(CO2)/n(H2)=1：1，且保持不变，符合特征“定”，为平衡状态，故C选；D．CO2的体积分数在混合气体中保持不变，符合特征“定”，为平衡状态，故D选；故答案为：CD；

②能使n(CH3OH)/n(CO2)增大，平衡正向移动，且不能增加n(CO2)。A．该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，故A不选；B．恒温恒容下，再充入2molCO2、3molH2，相当于体积减小一半，压强增大，平衡正向移动，使n(CH3OH)/n(CO2)增大，故B选；C．使用高效催化剂，平衡不移动，故C不选；D．恒温恒容充入He(g)，平衡不移动，故D不选；故答案为：B；

③结合起始量及图象可知，

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

开始 1 1.5 0 0

转化0.25 0.75 0.25 0.25

平衡 0.75 0.750.25 0.25

K==≈0.198＜1，若使K的值变为1，应使平衡正向移动，且K与温度有关，该反应为放热反应，则只有降低温度，故答案为：0.198；D；

(3)100mL0.1mol/LNa2CO3的溶液中溶质的物质的量为0.1L×0.1mol/L=0.01mol，224mLCO2的物质的量为=0.01mol，发生反应Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3，二者恰好反应生成0.02mol的NaHCO3，电离程度小于水解程度，溶液显碱性；由物料守恒可知，c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3)=c(Na+)==0.2mol/L，故答案为：碱；0.2。