题目

题型：河西区一模难度：来源：

随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视，如何降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用CO₂，引起了各国的普遍重视．
（1）目前工业上有一种方法是用CO₂来生产燃料甲醇．为探究该反应原理，现进行如下实验，在体积为l L的密闭容器中，充入1molCO₂和3.25molH₂，一定条件下发生反应，测得CO₂、CH₃OH（g）和H₂O（g）的浓度随时问变化如图所示．



①写出该工业方法制取甲醇的化学方程式：______．
②从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H₂）=______mol/（L•min）．平衡时CO₂的转化事为______．
③该条件下反应的平衡常数K的值为______．当温度降低时K值变大，剐该反应的△H______0（填“＜”、“＞”或“=”）
④下列措施中能使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大的是______．
A．升高温度                B．充入He（g）
C．将H₂O（g）从体系中分离    D．用更有效的催化剂
（2）在载人航天器的生态系统中．不仅要求分离除去CO₂还要求提供充足的O₂•某种电化学装置可实现如下转化：2CO₂=2CO+O₂，CO可用作燃料．已知该反应的阳极反应为4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O．划阴极反应式为：______．

答案

（1）①该工业方法制取甲醇原理为二氧化碳与氢气反应生成甲醇和水，反应方程式为
CO₂（g）+3H₂（g）





CH₃OH（g）+H₂O（g），
故答案为：CO₂（g）+3H₂（g）





CH₃OH（g）+H₂O（g）；
②根据三段式计算
                  CO₂（g）+3H₂（g）





CH₃OH（g）+H₂O（g）
开始（mol/L）：1       3.25           0          0
变化（mol/L）：0.75    2.25           0.75       0.75
平衡（mol/L）：0.25     1             0.75       0.75
从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H₂）=

2.25mol/L

10min

=0.225mol/（L．min），
平衡时二氧化碳的转化率为

0.75mol/L

1mol/L

×100%=75%，
故答案为：0.225mol/（L．min）；75%；
③由②中知平衡时各组分的浓度，所以k=

c(CH3OH)•c(H2O)

c(CO2)•c3(H2)

=

0.75×0.75

0.25×13

=2.25，
当温度降低时K值变大，说明平衡向正反应进行，温度降低平衡向吸放热反应进行，即正反应为放热反应，△H＜0，
故答案为：2.25；＜；
④使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大应使平衡向正反应方向移动：
A．该反应正反应为放热反应，则升高温度平衡向逆反应方向移动，n（CH₃OH）/n（CO₂）减小，故A错误；
B．充入He气，参加反应的物质的浓度不变，平衡不移动，故B错误；
C．将H₂O（g）从体系中分离，生成物浓度减小，平衡向正反应方向移动，故C正确；
D．用更有效的催化剂，平衡不移动，故D错误；
故答案为：C；
（2）总反应式为2CO₂=2CO+O₂，阳极反应为4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，总反应式减去阳极反应式得阴极反应式，所以阴极反应为：2CO₂+4e^-+2H₂O=2CO+4OH^-，
故答案为：2CO₂+4e^-+2H₂O=2CO+4OH^-．