Question

碳和碳的化合物在人类生产、生活中的应用非常广泛，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）化学与以节能减排为基础的低碳经济密切相关．下列做法违背发展低碳经济的是______（填序号）
A．提高原子利用率，发展绿色化学
B．大力发展汽车产业，鼓励市民购买家用汽车
C．推广煤的气化、液化技术，提供清洁高效燃料
D．开发利用太阳能、风能、氢能、核能等能源
（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式为：4OH^--4e^-→O₂↑+2H₂O，则阴极反应式为______．
（3）CO₂可转化成有机物实现碳循环．在体积为lL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^-1，
则得CO₂和CH₂OH（g）的浓度随时间变化如图所示．
①从3min到8min，v（H₂）=______．
②能说明上述反应达到平衡状态的是______（填编号）．
A．反应中CO₂与CH₂OH的物质的量浓度之比为1：1（即图中交叉点）
B．混合气体的密度不随时闻的变化而变化
C．单位时间内每消耗3mol H₂，同时生成1mol H₂O
D．CO₂的体积分数在混合气体中保持不变
（4）已知：
①C（s）+O₂（g）═CO₂（g），△H₁=-437.3kJ?mol^-1
②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g），△H₂=-571.6kJ?mol^-1
③2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g），△H₃=-566.0kJ?mol^-1
则：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g），△H=______．
（5）某文献报道：在30℃、30MPa条件下，以Fe、COCl₂作催化剂，CO₂和H₂反应生成丁烷和戊烷．假定在一容器中充人一定量的CO₂和H₂，加入催化剂，若CO₂和H₂的转化率均为100%，产物只有丁烷和戊烷，=a，则a的取值范围为______．

Answer 1

【答案】分析：（1）所谓低碳经济，是指在可持续发展理念指导下，通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段，尽可能地减少煤炭石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放，达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态；
（2）阴极发生还原反应，CO₂被还原生成CO，总反应式减去阳极反应式得阴极反应式；
（3）①根据v=计算出v（CH₃OH）．然后根据速率之比等于化学计量数之比求出v（H₂）．
②在一定条件下，当化学反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，由此衍生的一些物理性也不变；
（4）依据题干热化学方程式，结合盖斯定律进行计算；
（5）用极值法，当CO₂和H₂转化为丁烷或者戊烷时分别求得n（H₂）/n（CO₂）；
解答：解：（1）A．提高原子利用率，发展绿色化学，可以减少污染，符合低碳经济的理念，故A正确；
B．大力发展汽车产业，鼓励市民购买家用汽车，会排放大量的尾气：如二氧化碳等，不符合低碳经济的理念，故B错误；
C．推广煤的气化、液化技术，提供清洁高效燃料，可以减少污染，符合低碳经济的理念，故C正确；
D．开发利用太阳能、风能、氢能、核能等能源，可以减少污染，符合低碳经济的理念，故D正确；
故选：B；
（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：2CO₂+4e^-+2H₂O=2CO+4OH^-，
故答案为：2CO₂+4e^-+2H₂O=2CO+4OH^-；
（3）①v（CH₃OH）==0.05mol/（L?min），v（H₂）=3v（CH₃OH）=0.15mol/（L?min），故答案为：0.15mol/（L?min）；
②A．由图可知反应中CO₂与CH₃OH的物质的量浓度之比为1：1时，并未达到平衡状态，故A错误；
B．因气体的质量不变，容器的体积不变，则无论是否达到平衡状态，都存在混合气体的密度不随时间的变化而变化，不能判断是否达到平衡状态，故B错误；
C．无论是否达到平衡状态，都存在单位时间内每消耗3molH₂，同时生成1molH₂O，故C错误；
D．CO₂的体积分数在混合气体中保持不变，说明达到平衡状态，故D正确．
故选：D；
（4）①C（s）+O₂（g）═CO₂（g），△H₁=-437.3kJ?mol^-1
②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g），△H₂=-571.6kJ?mol^-1
③2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g），△H₃=-566.0kJ?mol^-1
由盖斯定律，①+②×-③×，得C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g），△H=+131.5kJ?mol^-1，
故答案为：+131.5kJ?mol^-1；
（5）CO₂和H₂转化为丁烷，4CO₂+13H₂C₄H₁₀+8H₂O，则==3.25，
CO₂和H₂转化为戊烷，5CO₂+16H₂C₅H₁₂+10H₂O，则==3.2，
故a取值范围为3.2＜a＜3.25，故答案为：3.2＜a＜3.25；
点评：本题主要考查了热化学方程式、盖斯定律、电极反应、化学反应速率以及平衡状态的判断等，难度不大，注意知识的积累．