Question

（2011?天河區(qū)一模）如何降低大氣中CO₂的含量及有效地開(kāi)發(fā)利用CO₂，已受到各國(guó)的普遍重視．
（1）目前工業(yè)上有一種方法是用CO₂來(lái)生產(chǎn)燃料甲醇．為探究反應(yīng)原理，現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，在體積為1L的密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），△H=-49.0kJ/mol測(cè)得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時(shí)間變化如圖所示．
①?gòu)姆磻?yīng)開(kāi)始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v（H₂）=

0.45

mol/（L?min）．
②該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為

k=

c(CH3OH)c(H2O)

c(CO2)c3(H2)

．
③其它條件不變，下列措施中能使
n（CH₃OH）/n（CO₂）增大的是

BC

．
A．升高溫度                          B．再充入1mol CO₂和3mol H₂
C．將H₂O（g）從體系中分離              D．充入He（g），使體系壓強(qiáng)增大
（2）CO₂是典型的酸性氧化物，能轉(zhuǎn)化為其它物質(zhì)．
①利用CO₂可制得純堿，純堿溶液PH

大于

7（填大于、等于、小于）；原因是（用離子反應(yīng)方程式表示）

CO₃^2-+H₂OHCO₃^-+OH^-

．
②一定溫度下，在碳酸鈣飽和溶液中滴加飽和碳酸鈉溶液，觀察到的現(xiàn)象是

有沉淀析出

；產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因是

飽和碳酸溶液中存在CaCO₃（ag）Ca²⁺（aq）+CO₃^2-（aq），加入在碳酸鈣飽和溶液中滴加飽和碳酸鈉溶液，溶液中c（CO₃^2-）增大，平衡向逆方向移動(dòng)

．
（3）在載人航天器的生態(tài)系統(tǒng)中，不僅要求分離除去CO₂，還要求提供充足的O₂．某種電化學(xué)裝置可實(shí)現(xiàn)如下轉(zhuǎn)化：2CO₂=2CO+O₂，CO可用作燃料．已知該反應(yīng)的陽(yáng)極反應(yīng)為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O則陰極反應(yīng)式為：

CO₂+2e^-+H₂O=CO+2OH^-

．

Answer 1

分析：（1）①根據(jù)v=

△c

△t

計(jì)算；
②根據(jù)平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積計(jì)算；
③要使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；
（2）①純堿為強(qiáng)堿弱酸鹽，水解呈堿性；
②在飽和碳酸溶液中存在CaCO₃（ag）Ca²⁺（aq）+CO₃^2-（aq），從平衡移動(dòng)的角度分析；
（3）陰極發(fā)生還原反應(yīng)，CO₂得電子生成CO．

解答：解：（1）①利用三段式解題法計(jì)算   
                CO₂（g）+3H₂（g） CH₃OH（g）+H₂O（g），
開(kāi)始（mol/L）：1        3                0           0
變化（mol/L）：0.75     2.25             0.75       0.75 
平衡（mol/L）：0.25    0.75              0.75       0.75
從反應(yīng)開(kāi)始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v（H₂）=

2.25mol/L

5min

=0.45 mol?L^-1?min^-1，
故答案為：0.45；
②平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，則k=

c(CH3OH)c(H2O)

c(CO2)c3(H2)

，
故答案為：k=

c(CH3OH)c(H2O)

c(CO2)c3(H2)

；
③要使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，
A．因正反應(yīng)放熱，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則n（CH₃OH）/n（CO₂）減小，故A錯(cuò)誤；
B．再充入1mol CO₂和3mol H₂，等效于在原來(lái)基礎(chǔ)上縮小體積一半，壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故B正確；
C．將H₂O（g）從體系中分離，平衡向正反應(yīng)方法移動(dòng)，n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故C正確；
D．充入He（g），使體系壓強(qiáng)增大，但對(duì)反應(yīng)物質(zhì)來(lái)說(shuō)，濃度沒(méi)有變化，平衡不移動(dòng)，n（CH₃OH）/n（CO₂）不變，故D錯(cuò)誤．
故答案為：BC；
（2）①純堿為強(qiáng)堿弱酸鹽，溶液中存在CO₃^2-+H₂OHCO₃^-+OH^-，溶液呈堿性，pH＞7，
故答案為：大于；CO₃^2-+H₂OHCO₃^-+OH^-；
②在飽和碳酸鈣溶液中存在CaCO₃（ag）Ca²⁺（aq）+CO₃^2-（aq），在碳酸鈣飽和溶液中滴加飽和碳酸鈉溶液，溶液中c（CO₃^2-）增大，平衡向逆方向移動(dòng)，有沉淀析出，
故答案為：有沉淀析出；飽和碳酸溶液中存在CaCO₃（ag）Ca²⁺（aq）+CO₃^2-（aq），加入在碳酸鈣飽和溶液中滴加飽和碳酸鈉溶液，溶液中c（CO₃^2-）增大，平衡向逆方向移動(dòng)；
（3）陰極發(fā)生還原反應(yīng)，CO₂得電子生成CO，電極反應(yīng)式為CO₂+2e^-+H₂O=CO+2OH^-，故答案為：CO₂+2e^-+H₂O=CO+2OH^-．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較為綜合，涉及化學(xué)平衡、鹽類(lèi)的水解以及電化學(xué)知識(shí)，題目難度較大，注意電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)，為本題的易錯(cuò)點(diǎn)．