题目内容

为减小和消除CO₂对环境的影响，有科学家提出“绿色自由”构想．即先把空气吹入碳酸钾溶液，然后再把CO₂从溶液中提取出来，并使之变为可再生燃料甲醇．“绿色自由”构想技术流程如下：
（1）写出分解池中反应的化学方程式．
（2）在合成塔中，当有4.4kg CO₂与足量H₂完全反应，可放热4947kJ，写出合成塔中反应的热化学方程式．
（3）写出以氢氧化钾为电解质的甲醇燃料电池的负极反应式．
当电子转移为 mol时，参加反应的氧气的体积是6.72L（标准状况下）．
（4）在容积为1L的密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，在500℃下发生反应．有关物质的浓度随时间变化如图所示．

①从反应开始到平衡，H₂的平均反应速率v（H₂）=．
②若其它条件不变，只将温度提高到800℃，再次达平衡时， $数学公式$ 比值（填“增大”、“减小”或“不变”）．

解：（1）二氧化碳和饱和的碳酸钾溶液反应生成碳酸氢钾，碳酸氢钾不稳定，加热时分解生成碳酸钾、二氧化碳和水，所以方程式为2KHCO₃ $\text{[math]}$ K₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
故答案为：2KHCO₃ $\text{[math]}$ K₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
（2）4.4kgCO₂的物质的量是100mol，100mol二氧化碳和足量氢气反应放出4947KJ热量，所以1mol二氧化碳和足量氢气反应放出49.47KJ热量，所以其热化学反应方程式为CO_2（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.47KJ/mol．
故答案为：CO_2（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.47KJ/mol．
（3）甲醇燃料碱性电池中，甲醇在负极上发生氧化反应，甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O；参加反应的氧气的体积是6.72L（标准状况下）物质的量为0.3mol，O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，转移电子物质的量为1.2mol；
故答案为：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O； 1.2；
（4）①图象分析，甲醇表示的反应速率= $\text{[math]}$ =0.075mol/L?min；依据化学方程式CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）计算得到氢气表示的反应速率=0.075mol/L?min×3=0.225 mol/（L?min）；
故答案为：0.225 mol/（L?min）；
②反应是放热反应，若其它条件不变，只将温度提高到800℃，平衡逆向进行，再次达平衡时 $\text{[math]}$ 比值减小；
故答案为：减小；
分析：（1）碳酸氢钾不稳定，加热时分解生成碳酸钾和二氧化碳、水；
（2）4.4kgCO₂的物质的量是100mol，100mol二氧化碳和足量氢气反应放出4947KJ热量，计算1mol二氧化碳与足量氢气反应放出的热量，从而写出其热化学反应方程式；
（3）甲醇燃料电池中，负极上甲醇失去电子发生氧化反应，正极上氧气得电子发生还原反应；
（4）①依据化学反应速率的概念计算，用单位时间内物质浓度的变化计算得到；
②反应是放热反应温度升高平衡逆向进行；
点评：本题考查了工业制备物质的原理应用，热化学方程式的书写方法和注意问题，原电池原理应用，化学反应速率计算和平衡影响因素的理解，题目难度中等．

实验编号	1	2	3
混合物的质量/g	3.76	4.70	8.46
硫酸溶液的体积/mL	50.00	50.00	50.00
生成二氧化碳的物质的量/mol	0.03	0.0375	0.03

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