Question

【題目】研究CO2的利用對促進低碳社會的構建具有重要的意義。

（1）H﹣H、O = O和O﹣H鍵的鍵能分別為： a kJ/mol、b kJ/mol和c kJ/mol。CH3OH（g）的燃燒熱為△H=—d kJ/mol。則CO2（g）+3H2（g） = CH3OH（g）+ H2O（l） △H= kJmol﹣1。（用含a、b、c、d的代數(shù)式表示）

（2）將CO2轉化為二甲醚的反應原理為：2CO2（g）+6H2（g）CH3OCH3（g）+3H2O（l）

已知在某壓強下，該反應在不同溫度、不同投料比時，CO2的轉化率如圖所示。該反應的△H 0（填“＞”或“＜”）。若溫度不變，減小反應投料比，K值將 （填“增大”、“減小”或“不變”）。

（3）某溫度下，向體積一定的密閉容器中通入CO2（g）與H2（g）發(fā)生反應制備二甲醚，當下列物理量不再發(fā)生變化時，能表明上述可逆反應達到化學平衡的是 。（填字母，多選）

A．二氧化碳的濃度 B．容器中的壓強

C．氣體的密度 D．CH3OCH3與H2O的物質的量之比

（4）以二甲醚、空氣、KOH溶液組成的燃料電池為電源，以石墨為電極電解500mL滴有酚酞的NaCl溶液，如圖所示，請寫出該燃料電池負極反應式 。當燃料電池消耗2.8LO2（標況）時，NaCl溶液的pH= （溶液體積變化忽略）（常溫）。

Answer 1

【答案】（1）3a+3/2b-6c+d（2分）

（2）<（1分）不變（1分）（3）ABC（2分）

（4）CH3OCH3－12e-+16OH-＝2CO32-+11H2O（2分）14（2分）

【解析】

試題分析：（1）焓變=反應物的鍵能—生成物的總鍵能，則反應CO2（g） + 3H2（g） ＝ CH3OH（g） + H2O（l）的反應熱△H ＝ （3a +3/2b - 6c + d） kJ·mol-1。

（2）投料比相同時，升高溫度CO2的轉化率減小，該反應的ΔH＜0。平衡常數(shù)只與溫度有關，若溫度不變，減小反應投料比[n（H2）/n（CO2）]，K值不變。

（3）A、根據(jù)化學平衡定義，反應物濃度不變達到平衡狀態(tài)，A正確；B、該反應的氣體物質的量為變量，所以在體積一定的密閉容器中，壓強為變量，容器中的壓強不變一定平衡，B正確；C、該反應有水生成，氣體質量為變量，氣體的密度為變量，密度不變一定平衡，C正確；D、CH3OCH3與H2O都是生成物，CH3OCH3與H2O的物質的量之比始終為1:3，故CH3OCH3與H2O的物質的量之比不變，不一定平衡，D錯誤，答案選ABC。

（4）原電池中負極失去電子，則二甲醚在負極通入，電極反應式為CH3OCH3－12e- +16OH-＝2CO32- + 11H2O；甲烷燃料電池的正極消耗氧氣，燃料電池消耗2.8L O2物質的量=2.8L/22.4L/mol=0.125mol；正極反應為：3O2+12H2O+12e-=12OH-，電子轉移為0.5mol；因此電解池產生氫氧化鈉是0.5mol，濃度是0.5mol÷0.5L＝1mol/L，因此氯化鈉溶液的pH＝14。