Question

目前，“低碳经济”备受关注，CO₂的产生及有效开发利用成为科学家研究的重要课题。试运用所学知识，解决下列问题：

（1）已知某反应的平衡表达式为：它所对应的化学反应为：__  ___

（2）—定条件下，将C(s)和H₂O(g)分别加入甲、乙两个密闭容器中，发生（1）中反应：其相关数据如下表所示：

容器	容积/L	温度/℃	起始量/mol	平衡量/mol[	达到平衡所需时间/min
C(s)	H2O(g)	H2(g)
甲	2	T1	2	4	3.2	8
乙	1	T2	1	2	1,2	3

①T₁⁰C时，该反应的平衡常数K=_______

②乙容器中，当反应进行到1.5min时，H₂O(g)的物质的量浓度_______ (填选项字母）。

A．=0.8 mol·L^-1    B．=1.4 mol·L^-1    C．<1.4 mol·L^-1    D．>1.4 mol·L^-1

③丙容器的容积为1L，T₁℃时，按下列配比充入C(s)、H₂O(g)、CO₂(g)和H₂(g)， 达到平   衡时各气体的体积分数与甲容器完全相同的是_______(填选项字母）。

A.0.6 mol、1.0 mol、0.5 mol、1.0 mol  

B． 0.6 mol、2.0 mol、0 mol、0 mol

C.1.0 mol、2.0 mol、1.0 mol、2.0 mol      

D． 0.25 mol、0.5 mol、0.75 mol、1.5 mol

（3）在一定条件下，科学家利用从烟道气中分离出CO₂与太阳能电池电解水产生的H₂合成甲醇，已知CH₃OH、H₂的燃烧热分别为：△H＝－725.5kJ/mol、△H＝－285.8kJ/mol，写出工业上以CO₂、H₂合成CH₃OH的热化学方程式：                               。

（4）将燃煤废气中的CO₂转化为甲醚的反应原理为：

2CO₂(g）+ 6H₂(g）CH₃OCH₃(g）+ 3H₂O(g)

已知一定压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO₂的转化率见下表：

投料比[n(H2）/ n(CO2)]	500 K	600 K	700 K	800 K
1.5	45%	33%	20%	12%
2.0	60%	43%	28%	15%
3.0	83%	62%	37%	22%

①该反应的焓变△H   0，熵变△S___0（填＞、＜或＝）。

②用甲醚作为燃料电池原料，在碱性介质中该电池负极的电极反应式               。若以1.12 L·min^-1（标准状况）的速率向该电池中通入甲醚（沸点为-24.9 ℃），用该电池电解500 mL 2 mol·L^-1 CuSO₄溶液，通电0.50 min后，理论上可析出金属铜         g。

Answer

（1）C(s)+2H2O(g）CO2(g)+ 2H2 (g）(2分)

（2）①12.8 （1分，不写单位不扣分，写错单位不得分） ②C （2分）③ AD（2分）

（3）CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(l)＋H2O(l） △H＝－131.9kJ/mol（2分）

（4）①＜（1分），＜（1分）

②CH3OCH3 －12e－ ＋16OH－＝2CO32－ ＋11H2O(2分） 9.6(2分)

【解析】

试题分析：（1）表达式中分子为产物，分母为反应物，因为有二氧化碳生成，故还有固体碳参加，固体不写在平衡常数表达式中；

（2）①将容器甲中的相关数据代入平衡常数表达式中，注意将物质的量转化成平衡时的浓度；②三分钟水的转化量为1.2mol，因为起始时浓度大，反应速率快，故1.5分钟水的转化量大于0.6mol，故1.5分钟时水的浓度小于1.4mol/L；（3）写出二氧化碳和氢气反应生成甲醇和水的化学方程式、甲醇和氢气燃烧热的化学方程式，根据盖斯定律得制取甲醇的反应的△H，写出让热化学方程式；（4）①温度升高，二氧化碳的转化率减小，故正反应为放热反应；因为气体系数和减小，故熵变小于零；②负极甲醚失去电子在碱性溶液中生成碳酸根离子和水，通入的甲醚失去电子总数等于铜离子得到电子总数，根据电子守恒算出析出铜的质量。

考点：化学平衡常数表达式、化学平衡的移动、盖斯定律的应用、电极反应式的书写和应用电子守恒计算等知识