Question

【题目】今年6月20日,2016年全球最受关注的十大化学成果发布,其中有两项与空气中的二氧化碳处理利用技术有关。其一为美国伊利诺斯大学芝加哥分校和阿贡国家实验室科学家联合设计的新型太阳能电池,可直接把大气中的二氧化碳转化为合成气(CO和H2)该设计同时具有环保和经济价值,不仅可以减缓二氧化碳的排放,而且可以生成重要的化工原料。

（1）下列材料也可以用于制造太阳能电池的是____________。

A.Ag2O B.Fe3O4 C.Si D.SiO2

（2）下图装置可实现二氧化碳到一氧化碳的转化

①电源的正极为______(“A”或“B")。

②阴极发生反应的电极方程式为:___________.

（3）CO 和H2可用于合成甲醇。

①已知CO、H2、CH3OH(1)的燃烧热为283.0kJ/mol、285. 8kJ/mol、726.5kJ/mol,写出 由CO和H2制备CH3OH(1)的热化学方程式__________。

②在398K，1L的恒容容器中充入0.1molCO和0.2molH2,发生反应CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g),反应过程中气体的压强如下表所示(atm为标准大气压)。

时间(min)	0	1	5	10	30	50
压强(atm)	10	9.3	8.0	7.2	4	4

5min内该反应的平均速率用CO可表示为______,该温度下的平衡常数是_____。达到平衡后，向该容器中通入0.05mol的气态CH3OH,再次达到平衡时,CH3OH的体积分数比原平衡时_____( 填“大”或“小”)。

Answer 1

【答案】 C B CO2+ H2O+2e-=CO+2OH- CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l) △H=-128.1kJ·mol-1 0.006mol·L-1·min-1 2.25×104 大

【解析】（1）本题考查材料，制造太阳能电池的材料是晶体硅，故选项C正确；（2）本题考查电解原理和电极反应式的书写，①根据题中信息，CO2转化成CO，化合价降低，根据电解原理，左端碳棒为阴极，即电源的A为负极，B为正极；②根据装置图，CO2→CO，电极反应式为 CO2＋H2O＋2e－=CO＋2OH－；（3）本题考查热化学反应方程式的计算、化学反应速率的计算、化学平衡的计算，①CO(g)＋1/2O2(g) =CO2(g) △H=－283.0kJ·mol－1①，H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(l) △H=－285.8kJ·mol－1②，CH3OH(l)＋3/2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) △H=－726.5kJ·mol－1③，①＋2×②－③的得出：CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l) △H=-128.1kJ·mol-1；②CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(g)

起始：0.1 0.2 0

变化：x 2x x

平衡：0.1－x 0.2－2x x 温度相同，体积相同，压强之比等于物质的量之比，因此有0.3/（0.3－2x）=10/8，解得x=0.03mol，根据化学反应速率的表达式，v(CO)=0.03/(5×1)mol/(L·min)=0.006 mol/(L·min)，同理，0.3/（0.3－2x）=10/4，解得x=0.09，则达到平衡时n(CO)=0.01mol，n(H2)=0.02mol，n(CH3OH)=0.09，体积为1L，根据化学平衡常数的表达式，则K=0.09/(0.01×0.022)= 2.25×104，再通入0.05molCH3OH，相当于在原来基础增大压强，则甲醇的体积分数比原平衡时大。