Question

碳元素的单质及其化合物与人类的生产、生活、科研息息相关。请回答下列问题：

(1) 绿色植物的光合作用吸收CO₂释放O₂的过程可以描述为以下两步：

2CO₂(g)+2H₂O(l)+2C₅H₁₀O₄(s) = 4(C₃H₆O₃)⁺(s)+O₂(g)+4e^-   △H=+1360 kJ·mol^-1

12(C₃H₆O₃)⁺(s)+12e^- = C₆H₁₂O₆(s，葡萄糖)+6C₅H₁₀O₄(s)+3O₂(g) △H=-1200 kJ·mol^-1

则绿色植物利用二氧化碳和水合成葡萄糖并放出氧气的热化学方程式为：                      ，

(2) 工业上利用水煤气合成甲醇的主要反应可表示为：

H₂(g)+1/2CO(g)1/2CH₃OH(g)   △H=-45.4kJ·mol^-1。

向容积为1L的密闭容器中加入0.10 mol H₂和0.05mol CO，在一定温度下发生上述反应，10min后反应达到平衡状态，测得放出热量3.632kJ。

①该温度条件下，上述反应的化学平衡常数K=            。

②若容器容积不变，下列措施可增加CH₃OH产率的是         (填写序号)。

A．升高温度                    B．将CH₃OH(g)从体系中分离

C．充入He，使体系总压强增大     D．再充入O.10 mol H₂和0.05mol CO

③若该反应达到平衡后，保持其它条件不变，若只把容器的体积缩小一半，则平衡向          (填“逆向”、“正向”或“不”)移动，化学平衡常数K           (填“增大”、“减小”或“不变”)。

(3) 已知反应：2CO(g)+O₂(g) = 2CO₂(g)  △H<0，根据原电池原理该反应能否设计成燃料电池。若能，请写出当电解质溶液为KOH溶液时的负极反应式(若不能，该空可不作答)：                           。

Answer

(1) 2CO2(g)+2H2O(l) = C6H12O6(s，葡萄糖)+6O2(g) △H= +2880 kJ·mol-1

(2)①100（mol·L-1）-1或L·mol-1②BD③正向；不变

(3)CO-2e-+4OH－=CO32-+2H2O

【解析】

试题解析：(1)根据盖斯定律：第一个方程式×3+第二个方程式：结果为2CO2(g)+2H2O(l) = C6H12O6(s，葡萄糖)+6O2(g) △H= +2880 kJ·mol-1；(2)1摩尔氢气放热45.4 kJ；放热3.632kJ,消耗氢气为0.08摩尔；容器的体积为1升；

H2(g)+1/2CO(g) 1/2CH3OH(g) △H=-45.4kJ·mol-1。

起始 0.1 0.05 0

变化0.08 0.04 0.04

平衡 0.02 0.01 0.04

根据平衡常数计算公式:K=0.04/(0.01×0.02)= 100（ mol·L-1）； ②A．升高温度, 平衡左移，CH3OH(g)的量减小；错误； B．将CH3OH(g)从体系中分离，平衡右移，CH3OH(g)产率增大，正确； C．充入He，平衡不动，CH3OH(g)产率不变，错误；D．再充入O.10 mol H2和0.05mol CO相当于加压，平衡右移，CH3OH(g)产率增大；正确；答案BD；(3)氧化还原都能设计成原电池，负极发生氧化反应：CO失电子，被氧化为二氧化碳，在碱性环境中生成碳酸根离子；CO-2e-+4OH－ = CO32- + 2H2O

考点：热化学方程式、平衡计算、原电池极反应的书写等知识的考察。