题目内容
【题目】研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。
（1）在一定条件下将CO2和H2转化为甲醇蒸气和水蒸气的相关反应有：
CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) △H1=+41kJ/mol
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2=-90kJ/mol
则由CO2和H2转化为甲醇蒸气和水蒸气的热化学方程式为_________________。
（2）在一定温度下，向2L固定容积的密闭容器中通入2molCO2、3molH2，发生反应CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H3<0。测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
①能说明该反应已达平衡状态的是________。
A.CO2的体积分数在混合气体中保持不变
B.体系中n(CO2)/n(H2)=1：1，且保持不变
C.混合气体的密度不随时间变化
D.单位时间内有n molH-H键断裂，同时又n mol O-H键生成
②下列措施能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是_________。
A.升高温度 B.恒温恒容充入He(g)
C.使用高效催化剂 D.恒温恒容下，再充入2molCO2、3molH2
③计算该温度下此反应的平衡常数K=_____(L/mol)2；若使K的值变为1，则应采取的措施是_______。
A.增大压强 B.恒压加入一定量H2 C.降低温度 D.升高温度
（3）捕捉CO2可以利用Na2CO3溶液。用100mL 0.1mol/LNa2CO3溶液完全捕捉224mL（已换算为标准状况，溶液体积变化忽略不计）CO2气体，所得溶液中：
①c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3)=_________mol/L（填数字）。
②c(HCO3-)+2c(CO32-)=____________（用相关离子浓度表示）。
【答案】 CO2(g)＋3H2(g)
CH3OH(g)＋H2O(g) △H＝－49 kJ/mol AB D 0.198（L/mol）2 C 0.2 c( Na＋)＋c(H＋)－c(OH－)
【解析】（1）已知：
① CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) △H1=+41kJ/mol
② CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2=-90kJ/mol
则根据盖斯定律可知①+②即得到由CO2和H2转化为甲醇蒸气和水蒸气的热化学方程式为CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) △H＝－49 kJ/mol。
（2）①A．未平衡CO2的体积分数是个变量，混合气体CO2的体积分数保持不变，说明已经平衡了，A正确；B．未平衡时体系中n(CO2)/n(H2)是变量，当二者的浓度之比保持不变时说明已经达平衡状态，B正确；C．密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量和容积始终是不变的，所以密度始终不变，因此不能说明，C错误；D.单位时间内有n molH-H键断裂，同时又n mol O-H键生成均表示正反应速率，不能说明，D错误；答案选AB；②A．升高温度，平衡逆向移动，故比值减小，A错误；B．恒温恒容下充入He（g），平衡不移动，故比值不变，B错误；C．使用高效催化剂，平衡不移动，故比值不变，C错误；D．恒温恒容再充入2molCO2和3molH2，相当于增大压强，平衡正向移动，故比值变大，D正确；答案选D；③根据方程式可知
CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)
初始浓度（mol/L） 1 1.5 0 0
变化浓度（mol/L） 0.25 0.75 0.25 0.25
平衡浓度（mol/L） 0.75 0.75 0.25 0.25
所以平衡常数K=0.25×0.25/(0.75×0.753) ≈0.198；平衡常数是温度的函数，只有通过改变温度，来改变平衡常数，正反应为放热反应，降低温度，K值变大，答案选C；
（3）①CO2的物质的量是0.01mol，二者恰好反应生成碳酸氢钠，浓度是0.2mol/L，则根据物料守恒可知溶液中c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3)＝0.2mol/L。②根据电荷守恒可知溶液中c(HCO3-)+2c(CO32-)＝c( Na＋)＋c(H＋)－c(OH－)。
