Question

第21届联合国气候大会于2015年11月30日在巴黎召开，会议的主题是减    少温室气体排放量。

（1）处理CO₂的方法之一是使其与氢气反应合成甲醇。

①已知氢气、甲醇燃烧的热化学方程式如下：2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O（1）；△H=-283.0KJ·mol^-1，2CH₃OH(l)+3O₂(g)→2CO₂(g)+4H₂O（1）；△H=-726.0KJ·mol^-1，写出二氧化碳与氢气合成甲醇液体的热化学方程式___________________。

②右图是科学家现正研发的，以实现上述反应在常温常下合成甲醇的装置。写出甲槽的电极反应式_______________。

（2）将CO₂和CH₄在一定条件下反应可制得工业合成气：

CH₄(g)+2CO₂(g)2CO+2H₂(g)△H。在恒容密闭容器中通入n mol CH₄与，n mol CO₂，在一定条件下发生反应，测得CH₄的平衡转化率与温度、压强的关系如右图所示。

①下列能说明该反应达到平衡状态的是__________。

a．CO₂的浓度不再发生变化

b．v_正(CH₄)=2v_逆(CO)

C．CO与H₂的物质的量比为1：l

d．容器内的气体的平均相对分子质量不再发生变化

②据图可知，P₁、P₂、P₃、P₄由大到小的顺序为____________，理由是________________

③用n和P₄列式计算X点的平衡常数K_p=___________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。

（3）工业上可用CO₂与NH₃合成制尿素的原料氨基甲酸铵(H₂NCOONH₄)。氨基甲酸铵    极易发生：H₂NCOONH₄+2H₂ONH₄HCO₃+NH₃·H₂O，该反应酸性条件下更彻底。25℃，向l L 0.1 mol·L^-1的盐酸中逐渐加入氨基甲酸铵粉末至溶液呈中性(忽略溶液体积变化)，共用去0.052 mol氨基甲酸铵。若此时溶液中几乎不含碳元素，则该溶液中 c(NH₄⁺)=____________，NH₄⁺水解平衡常数K_h=_________________。

Answer

（1）①CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l) △H=-61.5KJ/mol ②CO2+6e-+6H+=CH3OH+H2O

（2）①ad ②P4>P3>P2>P1 反应气体分子数增大 同温下 压强增大 甲烷转化率降低

③（3）0.1mol/L 4×10-8mol/L

【解析】

试题分析：（1）①2H2(g)+O2(g)=2H2O（1）；△H1=-283.0KJ·mol-1，②2CH3OH(l)+3O2(g)→2CO2(g)+4H2O（1）；△H2=-726.0KJ·mol-1，二氧化碳与氢气合成甲醇液体的热化学方程式: ③CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O

(l),△H3, ③=3/2①-1/2②, △H3=3/2△H1-1/2△H2=-61.5 KJ/mol; ②甲槽是二氧化碳反应属于正极，反应：CO2+6e-+6H+=CH3OH+H2O。

（2）①a．CO2的浓度不再发生变化，能说明达到平衡状态，正确；b．速率之比不等于系数之比，错误；c.CO和氢气都是产物，物质的量之比一直等于1:1，故不能用来判断平衡，错误；d.反应是气体系数值和变化的，参加反应的都是气体，可以用平均相对分子质量判断平衡，正确；答案选ad；②反应是气体系数之和增大的反应，增大压强反应逆向移动，甲烷转化率降低，所以：P4>P3>P2>P1；③Kp===。

（3）据原子守恒，反应后生成氯化铵，所以铵根离子浓度等于氯离子浓度=0.1mol/L；c(NH3·H2O)=0.052×2-0.1=0.004mol/L，溶液呈中性，故c(H+)=10-7,k= c(NH3·H2O) ·c(H+)/ c(NH4+)=4×10-8mol/L。

考点：考查化学平衡及相关计算