Question

【题目】CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。回答下列问题：

（1）CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13，CO2主要转化为__（写离子符号）；若所得溶液c（HCO3）：c（CO32）=2：1，溶液pH=__。（室温下，H2CO3的K1=4×107；K2=5×1011）

（2）CO2与CH4经催化重整，制得合成气：CH4（g）+CO2（g）2CO（g）+2H2（g）

已知上述反应中相关的化学键键能数据如下：

化学键	C—H	C=O	H—H	CO（CO）
键能/kJ·mol1	413	745	436	1075

则该反应的ΔH=__。分别在VL恒温密闭容器A（恒容）、B（恒压，容积可变）中，加入CH4和CO2各1mol的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是__（填“A”或“B”）。

（3）向2L密闭容器中加入2molCO2、6molH2，在适当的催化剂作用下，发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l)

①下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是___。

a.混合气体的平均相对分子质量保持不变 b.CO2和H2的体积分数保持不变

c.CO2和H2的转化率相等 d.混合气体的密度保持不变

e.1molCO2生成的同时有3mol H-H键断裂

②产物甲醇可以用作燃料电池，碱性条件下的甲醇(CH3OH)燃料电池负极反应式：__。

Answer 1

【答案】CO32- 10 +120kJ·mol－1 B de CH3OH+6e-+8OH-=CO32-+6H2O

【解析】

(1)根据K2==5×10-11，结合溶液的pH=13分析判断；再结合溶液c(HCO3-)：c(CO32-)=2：1，计算溶液pH；

(2)根据△H=反应物总键能-生成物总键能计算；该反应的正反应是气体物质的量增大的反应，结合增大压强平衡逆向移动分析判断；

（3）①可能反应到达平衡时,正逆反应速率相等,各组分的浓度、含量不变,由此衍生的其它-一些物理量不变,判断平衡的物理量应随反应进行发生变化,该物理量由变化到不变化,说明到达平衡；

②碱性条件下的甲醇(CH3OH)在负极上失电子产生碳酸根离子。

(1)K2==5×10-11，则c(H+)=，当c(HCO3-)=c(CO32-)，c(H+)=5×10-11，pH在10.3，如果溶液的pH=13，则c(HCO3-)＜＜c(CO32-)，所以该溶液中所得阴离子为c(CO32-)；

K2==5×10-11，且所得溶液c(HCO3-)：c(CO32-)=2：1，c(H+)==5×10-11×2=1×10-10，pH=10；

(2)该反应的△H=反应物总键能-生成物总键能=[4×413+2×745-2×1075-2×436]kJ/mol =+120kJ/mol；

该反应的正反应是气体物质的量增大的反应，增大压强平衡逆向移动，A在反应过程中压强在不断增大、B在反应过程中压强不变，所以A相当于B来说是增大压强，平衡逆向移动，所以A中反应物转化率小于B，则两容器中反应达平衡后吸收的热量较多的是B，故答案为B；

（3）①CO2(g) +3H2(g)=CH30H(l) +H20(l)，

a、向2L密闭容器中加入2mol CO2.6molH2， 按照1 : 3反应,所以混合气体的平均相对分子质量始终保持不变,不能说明反应达到平衡状态,选项a错误;

b、向2L密闭容器中加入2mol CO2、6molH2 ，按照1 : 3反应,所以过程中CO2和H2的体积分数始终保持不变,选项b错误;

c、向2L密闭容器中加入2molCO2、6molH2, 按照1 : 3反应, CO2和H2的转化率始终相等, 不能确定反应是否达到平衡状态，选项c错误;

d、反应物是气体,生成物是液体,混合气体的密度保持不变,说明反应达到平衡状态,选项d正确;

e、1mol CO2生成的同时有3 mul H―H键断裂，符合v正=v逆，达到平衡状态；选项e正确；

答案选de；

②碱性条件下的甲醇(CH3OH)燃料电池负极上甲醇在碱性条件下失电子产生碳酸根离子，电极反应式为CH3OH+6e-+8OH-=CO32-+6H2O。