题目

题型：不详难度：来源：

研究表明丰富的CO₂完全可以作为新碳源，解决当前应用最广泛的碳源(石油和天然气)到本世纪中叶将枯竭的危机，同时又可缓解由CO₂累积所产生的温室效应，实现CO₂的良性循环。
（1）目前工业上有一种方法是用CO₂和H₂在230℃催化剂条件下转化生成甲醇蒸汽和水蒸气。下图表示恒压容器中0.5 mol CO₂和1.5 mol H₂转化率达80%时的能量变化示意图。

①写出该反应的热化学方程式：                      。
②能判断该反应达到化学平衡状态的依据是    。
a．容器中压强不变         b．H₂的体积分数不变
c．c(H₂)=3c(CH₃OH)        d．容器中密度不变
e．2个C＝O断裂的同时有6个H－H断裂。
（2）人工光合作用能够借助太阳能，用CO₂和H₂O制备化学原料．下图是通过人工光合作用制备HCOOH原理的示意图。根据要求回答问题：

①该过程是将           转化为           。(以上两空选填“电能”“太阳能”“化学能”)
②催化剂b表面的电极反应方程式为                                     。
（3）某国科研人员提出了使用氢气和汽油（汽油化学式用C₈H₁₈表示）混合燃料的方案，以解决汽车CO₂的排放问题。该方案主要利用储氢材料CaH₂产生H₂和用汽油箱贮存汽油供发动机使用，储氢系统又捕集汽油燃烧产生的CO₂，该系统反应如下图所示：

解决如下问题：
①写出CaH₂的电子式                     。
②反应1中氧化剂与还原剂的物质的量之比是：             。
③如该系统反应均进行完全，试写出该系统总反应的化学方程式                。

答案

（1）①CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g) △H =－49 kJ·mol^-1(3分))②bd (2分，多选错选0分，漏选1个给1分)
（2）①太阳能 化学能(各1分)   ②CO₂+2e^－+2H⁺=HCOOH(2分)
（3）①(2分)
②2：1  (2分)   ③16CaH₂+ 2C₈H₁₈+41O₂=16CaCO₃+34 H₂O(2分)

解析

试题分析：（1）①由所给能量变化示意图可知，1mol CO₂和3molH₂转化率达100%时放出热量49kJ，所以该反应的热化学方程式为：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g) △H =－49 kJ·mol^-1
②a、该反应是在恒压容器中进行，所以压强始终不变，不能判断该反应达到化学平衡状态，错误；b、达平衡时，各物质的含量都不再改变，氢气的体积分数恒定，可以判断该反应达到化学平衡状态，正确c、平衡时，氢气和甲醇的浓度不一定具备化学计量数的比例关系，不能判断该反应达到化学平衡状态，错误；d、由于该反应是反应前后气体的物质的量改变的反应，当压强不变时，容器体积在减小，密度增大，当平衡时气体密度不再增大，保持不变，能判断该反应达到化学平衡状态，正确；e、反应的任何状态时都有2个C＝O断裂的同时有6个H－H断裂，不能判断该反应达到化学平衡状态，错误，答案选bd；
（2）①该图是利用太阳能将二氧化碳转化为HCOOH，所以是把太阳能转化为化学能；②根据电子的流动方向，催化剂b相当于原电池的正极，发生还原反应，所以发生的反应为CO₂+2e^－+2H⁺=HCOOH；
（3）①CaH₂是离子化合物，其电子式为；
②反应1是CaH₂与H₂O反应生成氢氧化钙和氢气，反应中CaH₂作还原剂，水作氧化剂，可写出发生的化学方程式CaH₂+2H₂O=Ca(OH)₂+H₂↑，所以氧化剂与还原剂的物质的量之比是2:1；
③由反应的流程图可知，最终产物是CaCO₃、H₂O。反应1生成的氢气与氧气反应生成水，汽油与氧气反应生成二氧化碳和水，其中二氧化碳用于和反应1产生的氢氧化钙的反应，将发生反应的化学方程式叠加，消去中间产物二氧化碳、氢气、氢氧化钙，最后的产物只有水和碳酸钙，所以总反应方程式为16CaH₂+ 2C₈H₁₈+41O₂=16CaCO₃+34H₂O。