Question

2009年12月7日一18日在丹麦首都哥本哈根召开的联合国气候会议，就未来应对气候变化的全球行动签署新的协议．而如何降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用CO₂，引起了全世界的普遍重视．为减小和消除CO₂对环境的影响，一方面世界各国都在限制其排放量，另一方面科学家加强了对CO₂创新利用的研究．
（1）目前工业上有一种方法是用CO₂来生产燃料甲醇．为探究该反应原理，进行如下实验：
某温度下，在容积为2L的密闭容器中，充入1mol CO₂和3.25mol H₂，在一定条件下发生反应，测得CO₂、CH₃OH（g）和H₂O（g）的物质的量（n）随时间变化如右图所示：
①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H₂）=______．
②下列措施中一定不能使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大的是：______．
A．降低温度    B．缩小容器的容积    C．将水蒸气从体系中分离   D．使用更有效的催化剂
（2）常温常压下，饱和CO ₂水溶液的pH=5.6，c（H₂CO₃）=1.5×l0^-5mol•L^-1．若忽略水的电离及H₂CO₃的第二级电离，则H₂CO₃HCO₃^-+H⁺的电离平衡常数K=______．（已知：10 ^-5.6=2.5×l0^-6）．
（3）标准状况下，将1.12LCO₂通入100mL 1mol•L^-1的NaOH溶液中，所得溶液中离子浓度由大到小的顺序为______；
（4）如图是乙醇燃料电池（电解质溶液为KOH溶液）的结构示意图，则a处通入的是______（填“乙醇”或“氧气”），
b处电极上发生的电极反应是：______．
（5）CO₂在自然界循环时可与CaCO₃反应，CaCO₃是一种难溶物质，其Ksp=2.8×10^-9．CaCl₂溶液与Na₂CO₃溶液混合可形成CaCO₃沉淀，现将等体积的CaCl₂溶液与Na₂CO₃溶液混合，若Na₂CO₃溶液的浓度为2×10^-4mo1/L，则生成沉淀所需CaCl₂溶液的最小浓度为______．

Answer

（1）①反应的方程式为CO2+3H2═CH3OH+H2O，根据反应速率之比等于化学计量数之比计算氢气的反应速率；
②根据平衡移动方向分析；
（2）根据平衡常数K（H2CO3）=计算；
（3）1.12LCO2通入100mL1mol/L的NaOH溶液反应后生成0.05molNa2CO3，CO32-水解水解，溶液呈碱性，以此判断离子浓度大小；
（4）在碱性电解质溶液中通入乙醇，乙醇应为原电池的负极，发生氧化反应，乙醇被氧化为CO32-离子，氧气在正极通入，被还原为OH-，正极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-；
（5）根据溶度积常数计算Ca2+离子的浓度．
【解析】
（1）①反应的方程式为CO2+3H2═CH3OH+H2O，反应中v（H2）=3v（CO2）=×3=0.1125mol/（L•min），
故答案为：0.1125mol/（L•min）；
②A、该反应的反应热未知，所以无法判断，故A错误；
B、缩小容器的容积，则压强增大，平衡向体积减小的方向移动，即向正反应方向移动，n（CH3OH）增大，n（CO2）减小，n（CH3OH）/n（CO2）增大，故B错误；
C、将水蒸气从体系中分离，平衡向正反应方向移动，n（CH3OH）增大，n（CO2）减小，n（CH3OH）/n（CO2）增大，故C错误；
D、使用更有效的催化剂，缩短到达平衡的时间，平衡不移动，n（CH3OH）/n（CO2）不变，故D正确．
故答案为：D；
（2）K（H2CO3）===4.2×10-7，故答案为：4.2×10-7；
（3）1.12LCO2通入100mL1mol/L的NaOH溶液反应后生成0.05molNa2CO3，CO32-水解，溶液呈碱性，溶液呈碱性，则c（OH-）＞c（H+），
盐水解程度较小，则c（CO32-）＞c（OH-），水中OH-来源于CO32-水解及水的电离，则（OH-）＞c（HCO3-），水的电离程度很小c（HCO3-）＞c（H+），
故为c（Na+）＞c（CO32-）＞c（OH-）＞c（HCO3-）＞c（H+），
故答案为：c（Na+）＞c（CO32-）＞c（OH-）＞c（HCO3-）＞c（H+）；
（4）在碱性电解质溶液中通入乙醇，乙醇应为原电池的负极，发生氧化反应，乙醇被氧化为CO32-离子，氧气在正极通入，被还原为OH-，正极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-，
故答案为：乙醇；O2+4e-+2H2O=4OH-；
（5）等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合时，碳酸钠溶液的浓度变为1×10-4mo1/L，根据溶度积常数计算，c（Ca2+）===2.8×10-5mo1/L，因为是等体积混合，所以混合前溶液的浓度是混合后的2倍，所以混合前溶液的浓度为2.8×10-5mo1/L×2=5.6×10-5mo1/L．
故答案为：5.6×10-5mo1/L．