Question

二氧化碳的回收利用是环保和能源领域研究的热点课题，请根据要求回到下列问题：

(1)研究表明，利用太阳能可以将分解制收炭黑，其原理如图1所示，制取炭黑的化学反应方程式是______；

已知：①

②

则过程2 的热化学方程式为______。

(2)一定温度下，在密闭容器中进行反应，下列说法正确的是______ 填字母序号

A.当反应容器中压强不变时，反应达到平衡状态

B.升高温度，加快反应速率， 的转化率增大

C.增大 的浓度，平衡向正反应方向移动，平衡常数增大

D.平衡时CO、 的体积分数一定相等

(3)在2L恒容密闭容器中充入和nmol ，在一定条件下发生反应，，的转化率与温度、投料比的关系如图2所示。

①该反应的平衡常数表达式为______，若，则B点的K______计算结果精确至；

②若在500K时，按投料，在恒压下进行，达到平衡状态，此时的转化率______ 填“”“”或“”；

(4)某研究团队设计出一种新型太阳能电池，能把大气中的二氧化碳转换成碳氢化合物燃料。如图3是通过

和作用制备的原理示意图。b电极的电极反应为______。

Answer

AB

【解析】

二氧化碳催化剂作用生成氧气和碳，反应的化学方程式为：；已知：①，②，所求反应为：，反应可由得-(①+②)到，根据盖斯定律，反应的焓变，故答案为：；；

恒容条件，混合气体的总物质的量，随反应进行不确定，即容器内压强不断变化，当压强不随时间变化而变化时，反应达到平衡状态，故A正确；

B.反应吸热，升高温度有利于反应正向进行，加快反应速率， 的转化率提高，故B正确；

C.增大 的浓度，平衡向正反应方向移动，但不改变化学平衡常数，化学平衡常数只随温度改变而改变，反应是在定温下进行的，故C错误；

D.若起始只加入CO2和CH4，CO和的变化量始终相等，平衡时CO、H2的体积分数一定相等，若起始时还加入了CO或H2，平衡时CO、H2的体积分数不一定相等，故D错误；

故答案为：AB；

①可逆反应的平衡常数表达式K=；投料比时，即，在B点的平衡转化率为，所以各组分的平衡浓度为，，c（CH3OH）==0.75mol/L，，所以化学平衡常数为K===5.3L2/mol2，

故答案为：；；

②反应为气体分子数减少的反应，随着反应进行，体系压强降低，在 500K 时，按  投料，在恒压下进行，达到平衡状态压强较大，因此在恒压装置中进行反应相当于对原平衡加压，则有利于反应正向进行，的转化率增大，所以此时  的转化率，故答案为：；

根据原理图分析，电极b为电子流入的电极，为正极，发生还原反应，应为转化为的反应，则电极b上发生的电极反应为：，故答案为：。