Question

（2009?镇江一模）随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视，如何降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用CO₂，引起了各国的普遍重视．
（1）目前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1L的密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定条件下发生反应：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol，测得CO₂和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图所示．

①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H₂）=

0.225

mol/（L?min）．
②该反应的平衡常数表达式为

k=

c(CH3OH)×c(H2O)

c(CO2)×c3(H2)

．
③下列措施中能使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大的是

C、D

．
A．升高温度                  B．充入He（g），使体系压强增大
C．将H₂O（g）从体系中分离     D．再充入1mol CO₂和3mol H₂
（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：

2CO₂+4e^-+2H₂O=2 CO+4OH^-

．
有人提出，可以设计反应2CO=2C+O₂（△H＞0、△S＜0）来消除CO的污染．请你判断是否可行并说出理由：

不可行，该反应是一个焓增、熵减的反应，任何情况下不能自发进行

．

Answer 1

分析：（1）①根据v=

△c

△t

结合反应速率之比等于化学计量数之比计算反应速率；
②根据平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积计算；
③根据使

n(CH3OH)

n(CO2)

增大应使平衡向正反应方向移动分析；
（2）阴极发生还原反应，CO₂被还原生成CO；根据吉布斯自由能的大小判断反应能否进行．

解答：解：（1）①v（CO₂）=

1.00mol/L-0.25mol/L

10min

=0.075mol/（L?min），则v（H₂）=3×v（CO₂）=0.225mol/（L?min），
故答案为：0.225；
②平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，即k=

c(CH3OH)×c(H2O)

c(CO2)×c3(H2)

，
故答案为：k=

c(CH3OH)×c(H2O)

c(CO2)×c3(H2)

；
③使

n(CH3OH)

n(CO2)

增大应使平衡向正反应方向移动：
A．该反应正反应为放热反应，则升高温度平衡向逆反应方向移动，故A错误；
B．充入He气，参加反应的物质的浓度不变，平衡不移动，故B错误；
C．将H₂O（g）从体系中分离，生成物浓度减小，平衡向正反应方向移动，故C正确；
D．再充入1molCO₂和3molH₂，反应物浓度增大，平衡向正反应方向移动，故D正确．
故答案为：CD；
（2）阴极发生还原反应，CO₂被还原生成CO，阴极反应为：2CO₂+4e^-+2H₂O=2 CO+4OH^-；
反应2CO=2C+O₂（△H＞0、△S＜0），则△G=△H-T?△S＞0，反应是一个焓增、熵减的反应，任何情况下不能自发进行，
故答案为：2CO₂+4e^-+2H₂O=2 CO+4OH^-；不可行，该反应是一个焓增、熵减的反应，任何情况下不能自发进行．

点评：本题考查较为综合，涉及反应速率、平衡常数、平衡移动以及电化学等知识，题目难度不大，注意把握影响平衡移动的因素以及平衡移动方向的判断．