Question

【題目】由于溫室效應和資源短缺等問題，如何降低大氣中的CO2含量并加以開發(fā)利用，引起了各國的普遍重視。目前工業(yè)上有一種方法是用CO2生產(chǎn)燃料甲醇。一定條件下發(fā)生反應：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，如圖表示該反應進行過程中能量(單位為kJ·mol－1)的變化。

（1）關于該反應的下列說法中，其△H____0。(填“大于”、“小于”或“等于”)， 且在_______（填“較高”或“較低”）溫度下有利于該反應自發(fā)進行。

（2）該反應平衡常數(shù)K的表達式為______________________

（3）溫度降低，平衡常數(shù)K_____________(填“增大”、“不變”或“減小”)。

（4）若為兩個容積相同的密閉容器,現(xiàn)向甲容器中充入1 mol CO2(g)和3 molH2(g)，乙容器中充入1molCH3OH(g)和1molH2O(g)，在相同的溫度下進行反應,達到平衡時,甲容器內(nèi)n(CH3OH )_________(填“大于”“小于”或“等于”)乙容器內(nèi)n(CH3OH )

（5）以甲醇和氧氣為燃料，氫氧化鉀溶液為電解質溶液構成電池。

①負極的電極反應式為_______________________

②若以石墨為電極，電解硫酸銅溶液，寫出電解的化學反應方程式___________________

Answer 1

【答案】 小于 較低 K=c(CH3OH)·c(H2O)/[c(CO2)·c3(H2)] 增大 等于 CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O 2CuSO4+2H2O2 Cu+O2↑+2H2SO4

【解析】（1）由圖可知，反應物的總能量高于生成物的總能量，該反應為放熱反應，即△H＜0，由方程式可知，該反應正反應是氣體的物質的量減小的反應，故正反應為熵減過程，即△S＜0，根據(jù)自由能△G=△H-T△S，溫度越低，△G越小，更有利于反應自發(fā)進行；（2）CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的平衡常數(shù)K的表達式為：；（3）該反應正反應是放熱反應，降低溫度平衡向正反應移動，平衡常數(shù)K增大；(4) 根據(jù)等效平衡知識知，在一定條件下的可逆反應，無論反應從正向開始，還是從逆向開始，只要最初加入的物質的量相當，就會達到同一平衡狀態(tài)，則達到平衡時,甲容器內(nèi)n(CH3OH)等于乙容器內(nèi)n(CH3OH)；（5）以甲醇和氧氣為燃料，氫氧化鉀溶液為電解質溶液構成電池。①原電池負極發(fā)生氧化反應，甲醇在負極放電，堿性條件下生成碳酸根離子和水，電極反應式為：CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O，②若以石墨為電極，電解硫酸銅溶液，電解的總反應方程式為2CuSO4+2H2O2 Cu+O2↑+2H2SO4。