题目内容
研究表明丰富的CO2完全可以作为新碳源，解决当前应用最广泛的碳源（石油和天然气）到本世纪中叶将枯竭的危机，同时又可缓解由CO2累积所产生的温室效应，实现CO2的良性循环．
（1）目前工业上有一种方法是用CO2和H2在230℃催化剂条件下转化生成甲醇蒸汽和水蒸气．图1表示恒压容器中0.5mol CO2和1.5mol H2转化率达80%时的能量变化示意图．
①写出该反应的热化学方程式： ．
②能判断该反应达到化学平衡状态的依据是 ．
a．容器中压强不变 b．H2的体积分数不变 c．c（H2）=3c（CH3OH） d．容器中密度不变
e．2个C=O断裂的同时有6个H-H断裂．
（2）人工光合作用能够借助太阳能，用CO2和H2O制备化学原料．图2是通过人工光合作用制备HCOOH原理的示意图．根据要求回答问题：
①该过程是将 转化为 ．（以上两空选填“电能”“太阳能”“化学能”）
②催化剂b表面的电极反应方程式为 ．
（3）某国科研人员提出了使用氢气和汽油（汽油化学式用C8H18表示）混合燃料的方案，以解决汽车CO2的排放问题．该方案主要利用储氢材料CaH2产生H2和用汽油箱贮存汽油供发动机使用，储氢系统又捕集汽油燃烧产生的CO2，该系统反应如图3所示：
解决如下问题：
①写出CaH2的电子式 ．
②反应1中氧化剂与还原剂的物质的量之比是： ．
③如该系统反应均进行完全，试写出该系统总反应的化学方程式 ．
（1）目前工业上有一种方法是用CO2和H2在230℃催化剂条件下转化生成甲醇蒸汽和水蒸气．图1表示恒压容器中0.5mol CO2和1.5mol H2转化率达80%时的能量变化示意图．
①写出该反应的热化学方程式：
②能判断该反应达到化学平衡状态的依据是
a．容器中压强不变 b．H2的体积分数不变 c．c（H2）=3c（CH3OH） d．容器中密度不变
e．2个C=O断裂的同时有6个H-H断裂．
（2）人工光合作用能够借助太阳能，用CO2和H2O制备化学原料．图2是通过人工光合作用制备HCOOH原理的示意图．根据要求回答问题：
①该过程是将
②催化剂b表面的电极反应方程式为
（3）某国科研人员提出了使用氢气和汽油（汽油化学式用C8H18表示）混合燃料的方案，以解决汽车CO2的排放问题．该方案主要利用储氢材料CaH2产生H2和用汽油箱贮存汽油供发动机使用，储氢系统又捕集汽油燃烧产生的CO2，该系统反应如图3所示：
解决如下问题：
①写出CaH2的电子式
②反应1中氧化剂与还原剂的物质的量之比是：
③如该系统反应均进行完全，试写出该系统总反应的化学方程式
考点：反应热和焓变,化学平衡状态的判断
专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题
分析：（1）①根据图1可知0.5mol CO2和1.5mol H2转化率达80%时放热23-3.4=19.6KJ，然后按比例计算：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）的△H得出该反应的热化学方程式；
②化学平衡的标志是正逆反应速率相同，各组分浓度保持不变分析，注意恒压条件；
（2）由图可知，左室投入是水，生成氧气与氢离子，催化剂a表面发生氧化反应，为负极，右室催化剂b表面通入二氧化碳，酸性条件下生成HCOOH，电极反应式为CO2+2H++2e-=HCOOH，过程中是光合作用，太阳能转化为化学能；
（3）①CaH2为离子化合物，其电子式为
．
②根据反应1（CaH2+2H2O=Ca（OH）2+2H2↑）中元素的化合价判断还原剂和氧化剂，再求物质的量之比；
③如该系统反应均进行完全，根据图3可知反应物CaH2、C8H18、O2和生成物CaCO3、H2O，根据守恒写出该系统总反应的化学方程式．
②化学平衡的标志是正逆反应速率相同，各组分浓度保持不变分析，注意恒压条件；
（2）由图可知，左室投入是水，生成氧气与氢离子，催化剂a表面发生氧化反应，为负极，右室催化剂b表面通入二氧化碳，酸性条件下生成HCOOH，电极反应式为CO2+2H++2e-=HCOOH，过程中是光合作用，太阳能转化为化学能；
（3）①CaH2为离子化合物，其电子式为
．②根据反应1（CaH2+2H2O=Ca（OH）2+2H2↑）中元素的化合价判断还原剂和氧化剂，再求物质的量之比；
③如该系统反应均进行完全，根据图3可知反应物CaH2、C8H18、O2和生成物CaCO3、H2O，根据守恒写出该系统总反应的化学方程式．
解答：
解：（1）①根据图1可知0.5mol CO2和1.5mol H2转化率达80%时放热23-3.4=19.6KJ，则该反应的热化学方程式：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H=-
×2=-49kJ?mol-1，故答案为：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49 kJ?mol-1
②a．在恒压容器中压强始终不变，不能证明达到了平衡状态，故a错误；
b．混合气体中 H2的体积分数不变，说明各组分的体积分数都不变，正逆反应速率，达到了平衡状态，故b正确；
c．c（H2）=3c（CH3OH）不能说明达到平衡状态，故c错误；
d．反应两边都是气体，气体总质量不变，恒压条件该容器的容积改变，故气体的密度是变量，当气体的密度不变时，说明达到了平衡状态，故d正确；
e．2个C=O断裂的同时有6个H-H断裂，是同一方向的变化，在任意状态下均成立，不能说明达到平衡状态．
故答案为：bd；
（2）由图可知，左室投入是水，生成氧气与氢离子，催化剂a表面发生氧化反应，为负极，右室催化剂b表面通入二氧化碳，酸性条件下生成HCOOH，电极反应式为CO2+2H++2e-=HCOOH，过程中是光合作用，太阳能转化为化学能，故答案为：①太阳能 化学能 ②CO2+2e-+2H+=HCOOH；
（3）①CaH2为离子化合物，其电子式为故答案为：．
②因反应1为：CaH2+2H2O=Ca（OH）2+2H2↑，CaH2中H元素的化合价由-1价变为0价是还原剂，H2O中H元素的化合价为+1价变为0价是氧化剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比是：2：1，故答案为：2：1．
③如该系统反应均进行完全，根据图3可知反应物CaH2、C8H18、O2和生成物CaCO3、H2O，根据守恒写出该系统总反应的化学方程式为：16CaH2+2C8H18+41O2=16CaCO3+34H2O．故答案为：16CaH2+2C8H18+41O2=16CaCO3+34 H2O．
| 19.6 |
| 80% |
②a．在恒压容器中压强始终不变，不能证明达到了平衡状态，故a错误；
b．混合气体中 H2的体积分数不变，说明各组分的体积分数都不变，正逆反应速率，达到了平衡状态，故b正确；
c．c（H2）=3c（CH3OH）不能说明达到平衡状态，故c错误；
d．反应两边都是气体，气体总质量不变，恒压条件该容器的容积改变，故气体的密度是变量，当气体的密度不变时，说明达到了平衡状态，故d正确；
e．2个C=O断裂的同时有6个H-H断裂，是同一方向的变化，在任意状态下均成立，不能说明达到平衡状态．
故答案为：bd；
（2）由图可知，左室投入是水，生成氧气与氢离子，催化剂a表面发生氧化反应，为负极，右室催化剂b表面通入二氧化碳，酸性条件下生成HCOOH，电极反应式为CO2+2H++2e-=HCOOH，过程中是光合作用，太阳能转化为化学能，故答案为：①太阳能 化学能 ②CO2+2e-+2H+=HCOOH；
（3）①CaH2为离子化合物，其电子式为
故答案为：．②因反应1为：CaH2+2H2O=Ca（OH）2+2H2↑，CaH2中H元素的化合价由-1价变为0价是还原剂，H2O中H元素的化合价为+1价变为0价是氧化剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比是：2：1，故答案为：2：1．
③如该系统反应均进行完全，根据图3可知反应物CaH2、C8H18、O2和生成物CaCO3、H2O，根据守恒写出该系统总反应的化学方程式为：16CaH2+2C8H18+41O2=16CaCO3+34H2O．故答案为：16CaH2+2C8H18+41O2=16CaCO3+34 H2O．
点评：本题考查较为综合，涉及氧化还原反应、热化学方程式的书写、反应速率、平衡常数、平衡状态的判断以及电化学等知识，题目难度较大．
练习册系列答案
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