Question

（2011?天河区一模）如何降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用CO₂，已受到各国的普遍重视．
（1）目前工业上有一种方法是用CO₂来生产燃料甲醇．为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1L的密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定条件下发生反应：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），△H=-49.0kJ/mol测得CO₂和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图所示．
①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H₂）=

0.45

mol/（L?min）．
②该反应的平衡常数表达式为

k=

c(CH3OH)c(H2O)

c(CO2)c3(H2)

．
③其它条件不变，下列措施中能使
n（CH₃OH）/n（CO₂）增大的是

BC

．
A．升高温度                          B．再充入1mol CO₂和3mol H₂
C．将H₂O（g）从体系中分离              D．充入He（g），使体系压强增大
（2）CO₂是典型的酸性氧化物，能转化为其它物质．
①利用CO₂可制得纯碱，纯碱溶液PH

大于

7（填大于、等于、小于）；原因是（用离子反应方程式表示）

CO₃^2-+H₂OHCO₃^-+OH^-

．
②一定温度下，在碳酸钙饱和溶液中滴加饱和碳酸钠溶液，观察到的现象是

有沉淀析出

；产生此现象的原因是

饱和碳酸溶液中存在CaCO₃（ag）Ca²⁺（aq）+CO₃^2-（aq），加入在碳酸钙饱和溶液中滴加饱和碳酸钠溶液，溶液中c（CO₃^2-）增大，平衡向逆方向移动

．
（3）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则阴极反应式为：

CO₂+2e^-+H₂O=CO+2OH^-

．

Answer 1

分析：（1）①根据v=

△c

△t

计算；
②根据平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积计算；
③要使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，应使平衡向正反应方向移动；
（2）①纯碱为强碱弱酸盐，水解呈碱性；
②在饱和碳酸溶液中存在CaCO₃（ag）Ca²⁺（aq）+CO₃^2-（aq），从平衡移动的角度分析；
（3）阴极发生还原反应，CO₂得电子生成CO．

解答：解：（1）①利用三段式解题法计算   
                CO₂（g）+3H₂（g） CH₃OH（g）+H₂O（g），
开始（mol/L）：1        3                0           0
变化（mol/L）：0.75     2.25             0.75       0.75 
平衡（mol/L）：0.25    0.75              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

5min

=0.45 mol?L^-1?min^-1，
故答案为：0.45；
②平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，则k=

c(CH3OH)c(H2O)

c(CO2)c3(H2)

，
故答案为：k=

c(CH3OH)c(H2O)

c(CO2)c3(H2)

；
③要使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，应使平衡向正反应方向移动，
A．因正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，则n（CH₃OH）/n（CO₂）减小，故A错误；
B．再充入1mol CO₂和3mol H₂，等效于在原来基础上缩小体积一半，压强增大，平衡向正反应方向移动，则n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故B正确；
C．将H₂O（g）从体系中分离，平衡向正反应方法移动，n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故C正确；
D．充入He（g），使体系压强增大，但对反应物质来说，浓度没有变化，平衡不移动，n（CH₃OH）/n（CO₂）不变，故D错误．
故答案为：BC；
（2）①纯碱为强碱弱酸盐，溶液中存在CO₃^2-+H₂OHCO₃^-+OH^-，溶液呈碱性，pH＞7，
故答案为：大于；CO₃^2-+H₂OHCO₃^-+OH^-；
②在饱和碳酸钙溶液中存在CaCO₃（ag）Ca²⁺（aq）+CO₃^2-（aq），在碳酸钙饱和溶液中滴加饱和碳酸钠溶液，溶液中c（CO₃^2-）增大，平衡向逆方向移动，有沉淀析出，
故答案为：有沉淀析出；饱和碳酸溶液中存在CaCO₃（ag）Ca²⁺（aq）+CO₃^2-（aq），加入在碳酸钙饱和溶液中滴加饱和碳酸钠溶液，溶液中c（CO₃^2-）增大，平衡向逆方向移动；
（3）阴极发生还原反应，CO₂得电子生成CO，电极反应式为CO₂+2e^-+H₂O=CO+2OH^-，故答案为：CO₂+2e^-+H₂O=CO+2OH^-．

点评：本题考查较为综合，涉及化学平衡、盐类的水解以及电化学知识，题目难度较大，注意电极反应式的书写，为本题的易错点．