Question

CO₂的资源化利用能有效减少CO₂排放，又能缓解能源危机。实现CO₂资源化再利用的研究工作正在不断进行中。

（1）CO₂和H₂，合成CH₃OH，用非金属催化剂实现CO₂电催化还原制备甲醇的反应历程如图所示：

上述合成甲醇的反应速率较慢，要使反应速率加快，主要降低下列变化中___ (填字母)的能量变化。

A.*CO+*OH→*CO+*H₂O        B.*CO→*OCH

C. *OCH₂→*OCH₃             D.*OCH₃→*CH₃OH

（2）CO₂和H₂合成甲酸(HCOOH)其反应为：H₂(g)+CO₂(g)HCOOH(g)。一定温度下，恒容密闭容器中进行上述反应，测得v_正(CO₂)随反应时间(t)的变化如图所示。

①t₂时，改变的条件是充入amolCO₂，同时___。

②下列关于t₁、t₃时刻的说法，正确的是___。

a.平衡常数：K₁＞K₃

b.混合气的平均分子量：＜

c.混合气中HCOOH的体积分数：V₁=V₃

③标准平衡常数K^θ=，其中p^θ为标准压强(1×10⁵Pa)，pH₂、pCO₂和pHCOOH为各组分的平衡分压，如pCO₂=pxCO₂，p为平衡总压，xCO₂为平衡系统中CO₂的物质的量分数。在标准压强下，向上述容器充入等物质的量的H₂和CO₂进行反应，测得HCOOH的平衡产率为w，则K=___(用含w字母表示)。

（3）O₂辅助的Al～CO₂电池工作原理如图所示。该电池电容量大，能有效利用CO₂，电池反应产物Al₂(C₂O₄)₃是重要的化工原料。

电池正极区发生的反应：①O₂+e^-=O₂^-；②___，O₂的作用是___。

（4）CH₄超干重整CO₂得到的CO经偶联反应可制得草酸(H₂C₂O₄)。常温下，向某浓度的草酸溶液中加入一定浓度的KOH溶液，所得溶液的pH=3，则=___。

(已知常温下H₂C₂O₄的K_a1=6×10^-2，K_a2=6×10^-5)

Answer

A 加入amol H2(g)，分离出a molHCOOH c 2CO2 + 2O2－=C2O42− + 2O2 催化剂 3.6

【解析】

（1）上述合成甲醇的反应速率较慢，说明反应中有能量差较大的变化，要使反应速率加快，则主要是降低能量差大的反应过程，根据分析A选项能量差为1.64eV，B选项能量差为1.39eV，C选项能量差为1.18eV，D选项能量差为0.54eV，因此A选项中能量差最大，降低它的变化能加快反应速率，故答案为：A。

（2）①t2时，改变的条件是充入amolCO2，t3时刻正反应速率与t1时刻正反应速率相等，说明两个时刻的物质的量没有发生改变，因此在t2时刻加入amol H2(g)同时移出a molHCOOH；故答案为：加入amol H2(g)同时移出a molHCOOH。

②a. 温度相同，因此平衡常数不变，即K1=K3，故a错误；b. 根据前面分析得到t1、t3时刻物质的量相等，质量也相等，因此混合气的平均分子量： = ，故b错误；c. t1、t3时刻物质的量相等，因此混合气中HCOOH的体积分数相等即V1=V3，故c正确；综上所述，答案为：c。

③在标准压强下，向上述容器充入等物质的量的H2和CO2进行反应，

，，，，，；

故答案为：。

（3）电池正极区发生的反应：①O2 +e－=O2－，②2CO2 +2O2－=C2O42－+2O2，根据这两个方程式加和得到O2参与了化学反应，但量未发生改变，因此O2的作用是催化剂；故答案为：2CO2 +2O2－=C2O42－+2O2；催化剂。

（4）常温下，向某浓度的草酸溶液中加入一定浓度的KOH溶液，所得溶液的pH=3，则；故答案为：3.6。