Question

降低大氣中CO₂的含量及有效利用CO₂，目前已引起各國普遍重視．
（1）在載人航天器的生態(tài)系統(tǒng)中，不僅要求分離去除CO₂，還要求提供充足的O₂．某種電化學裝置可實現(xiàn)如下轉化：2CO₂=2CO+O₂，CO可用作燃料．已知該反應的陽極反應為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，則陰極反應式為

 

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（2）工業(yè)上有一種方法是用CO₂來生產(chǎn)燃料甲醇．為探究反應原理，現(xiàn)進行如下實驗，在體積為1L的密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，在500℃下發(fā)生反應：CO₂（g）+3H₂（g）

催化劑

加熱、加壓

 CH₃OH（g）+H₂O（g）．實驗測得CO₂（g）和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如圖1所示．
①如圖2是改變溫度時H₂的化學反應速率隨時間變化的示意圖，則該反應的正反應是

 

（填“吸熱”或“放熱”）反應．
②500℃達平衡時，CH₃OH的體積分數(shù)為

 

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Answer 1

考點：電極反應和電池反應方程式,化學反應速率與化學平衡圖象的綜合應用

專題：化學平衡專題,電化學專題

分析：（1）陰極發(fā)生還原反應，CO₂被還原生成CO，總反應式減去陽極反應式得陰極反應式；
（2）①升高溫度平衡向吸熱反應方向移動；
②先根據(jù)濃度變化計算平衡時各物質的濃度，CH₃OH的體積分數(shù)等于甲醇的物質的量濃度與總物質的量濃度之比；

解答： 解：（1）總反應式為2CO₂=2CO+O₂，陽極反應為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，總反應式減去陽極反應式得陰極反應式，所以陰極反應為：2CO₂+4e^-+2H₂O=2CO+4OH^-，
故答案為：2CO₂+4e^-+2H₂O=2CO+4OH^-；
（2）①根據(jù)圖象知，升高溫度，逆反應速率大于正反應速率，平衡向逆反應方向移動，則正反應是放熱反應，故答案為：放熱；
②開始時c（CO₂）=1mol/L、c（H₂）=3mol/L，平衡時c（CO₂）=0.25mol/L，c（CH₃OH）=c（H₂O）=0.75mol/L，則c（H₂）=3mol/L-0.75mol/L×3=0.75mol/L，CH₃OH的體積分數(shù)等于甲醇的物質的量濃度與總物質的量濃度之比，所以甲醇的體積分數(shù)=

0.75mol

(0.25+0.75+0.75+0.75)mol/L

×100%=30%，
故答案為：30%．

點評：本題考查了電解原理、化學平衡的有關計算等知識點，根據(jù)溫度對可逆反應平衡移動方向影響來確定反應熱，根據(jù)三行式計算是重點，題目難度中等．