Question

研究CO₂的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。

（1）已知拆开1 mol H₂、1 mol O₂和液态水中1 mol O—H键使之成为气态原子所需的能量分别为436 kJ、496 kJ和462 kJ；CH₃OH(g)的燃烧热为627 kJ·mol^－1。

则CO₂(g)＋3H₂(g)＝CH₃OH(g)＋H₂O(l)  ∆H＝         kJ·mol^－1

（2）将燃煤废气中的CO₂转化为二甲醚的反应原理为：

2CO₂(g)＋6H₂(g) CH₃OCH₃(g)＋3H₂O(l)

①该反应平衡常数表达式K＝          。

②已知在某压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO₂的转化率如图所示。该反应的∆H          0，(填“＞”或“＜”)。若温度不变，减小反应投料比[n(H₂)/n(CO₂)]，则K将         (填“增大”、“减小”或“不变”)。

③某温度下，向体积一定的密闭容器中通入CO₂(g)与H₂(g)发生上述反应，当下列物理量不再发生变化时，能表明上述可逆反应达到化学平衡的是          。

A．二氧化碳的浓度           B．容器中的压强

C．气体的密度               D．CH₃OCH₃与H₂O的物质的量之比

（3）向澄清的石灰水中通入CO₂至溶液中的Ca^2＋刚好完全沉淀时，则溶液中c(CO₃^{2 －})＝          。[已知：K_sp(CaCO₃)=2.8×10^－9]

（4）以甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料的燃料电池为电源，以石墨为电极电解500 mL滴有酚酞的NaCl溶液，装置如图所示：请写出电解过程中Y 电极附近观察到的现象                    ；当燃料电池消耗2.8L O₂(标准状况下)时，计算此时：NaCl溶液的pH=               (假设溶液的体积不变，气体全部从溶液中逸出)。

Answer

（1）－93 （2）① c(CH3OCH3)/ [c2(CO2)×c6(H2)] ② ＜ 不变 ③ ABC

（3）2.8×10－4 mol/L （4）Y电极附近溶液中有气体产生，上部分呈黄绿色；14

【解析】

试题分析：（1）根据题给信息结合键能可知①2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l) △H=436×2＋496＋4×462=-480 kJ/mol；②CH3OH (g)＋3/2O2(g)=CO2(g)＋H2O(l) △H＝-627 kJ/mol；根据盖斯定律，①×3/2－②得：CO2(g)＋3H2(g)＝CH3OH(g)＋H2O(l) △H＝-480 kJ/mol ×3/2＋627 kJ/mo l=－93 kJ·mol－1 ；

（2）①化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，根据可逆反应方程式可知平衡常数表达式为c(CH3OCH3)/ [c2(CO2)×c6(H2)]；

②根据图给信息，投料比相同，温度升高，CO2的转化率降低，说明平衡逆向移动，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，所以该反应的正向反应是放热反应，即该反应的△H＜0；平衡常数只与温度有关，温度不变，k不变；

③A．达到平衡状态的标志之一是各组分的浓度不再发生变化，二氧化碳的浓度不变，说明平衡处于平衡状态，A正确；B．该反应是气体体积发生变化的可逆反应，当容器中的压强不变时，说明反应处于平衡状态，B正确；C．在恒容、密闭容器中，该反应有液态水生成，随着反应的进行，气体的密度减小，当密度不变时，说明反应达到平衡状态，C正确；D．无论平衡与否，CH3OCH3与H2O的物质的量之比总等于系数比(1:3)，D错误，答案选ABC。

（3）根据Ksp(CaCO3)=2.8×10－9，由于c(Ca2＋)=1×10－5mol/L时认为Ca2＋刚好完全沉淀，因此溶液中c(CO32 －)＝2.8×10－9÷1×10－5=2.8×10－4 mol/L。

（4）根据装置图可判断Y电极是阳极，电极反应为2Cl――2e－=Cl2↑，氯气呈黄绿色，所以电解过程中Y 电极附近观察到的现象是Y电极附近溶液中有气体产生，上部分呈黄绿色；根据电解反应，正极：O2＋4e－＋2H2O＝4OH－ 阴极：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，各个电极放电量相等，标况下，2.8 L氧气的物质的量为0.125 mol，则电解池生成OH－0.5 mol，浓度为0.5mol÷0.5L＝1 mol/L，即pH=14。

考点：考查盖斯定律的应用，可逆反应判断、化学平衡常数及影响平衡的因素，燃料电池的工作原理等。