Question

13．向大气中排放过量的二氧化碳是造成全球气候变暖的重要因素，所以二氧化碳的捕捉和利用是我国能源领域的一个重要战略方向．
（l）CO₂的电子式是；将足量的C0₂通入下列溶液中，最终溶液变浑浊的是ce．
a．氯化钡溶液    b．次氯酸钙溶液   c．饱和苏打溶液    d．澄清石灰水     e．水玻璃
（2）碳酸锰热分解可制备重要化工原料二氧化锰并产生大量CO₂，反应原理为2MnCO₃+O₂═2MnO₂+2CO₂．某温度下该平衡体系的压强为p，CO₂、O₂的物质的量分别为n₁和n₂，请用平衡分压代替平衡浓度，计算碳酸锰热分解反应的平衡常数k=$\frac{P{n}_{1}^{2}}{n2（n1+n2）}$（分压=总压×物质的量分数）．
（3）C0₂和H₂反应合成二甲醚，已知：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁=-49.1kJ•mol
2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₂=-24.5kJ•mol
CO₂（g）+H₂（g）?C0（g）+H₂O（g）△H₃=+41.2kJ•mol
①由以上信息可知CO₂（g）与H₂（g）可转化为CH₃OCH₃（g）和H₂O（g），当有6.9gCH₃OCH₃（g）生成时反应放出的热量为18.4kJ，转移的电子数为1.8N_A．
②一定条件下，上述合成二甲醚的反应达到平衡状态后，若改变反应的某个条件，下变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是b．（填代号）
a．逆反应速率先增大后减小
b．H₂的转化率增大
c．CO₂的体积百分含量减小
d．容器中$\frac{c（{H}_{2}）}{c（C{O}_{2}）}$的值减小
（4）工业上常用高浓度的K₂CO₃溶液吸收CO₂，得溶液X，再利用电解法使K₂CO₃溶液再生，其装置示意图如图：
①b电极反应式为4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，产生CO₂原因是H⁺+HCO₃^-═H₂O+CO₂↑．
②利用平衡移动原理，简述CO₃^2-在阴极区再生的原因HCO₃^-存在电离平衡：HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，阴极H⁺放电浓度减小平衡右移，CO₃^2-再生；阴极H⁺放电OH^-浓度增大，OH^-与HCO₃^-反应生成CO₃^2-，CO₃^2-再生，
故答案为：HCO₃^-存在电离平衡：HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，阴极H⁺放电浓度减小，平衡右移，CO₃^2-再生；阴极H⁺放电OH^-浓度增大，OH^-与HCO₃^-反应生成CO₃^2-，CO₃^2-再生．．

Answer 1

分析 （l）CO₂是共价化合物，其结构式为O=C=O，碳原子和氧原子之间有2对电子；先判断反应是否发生，再根据生成物的溶解性进行判断，难溶性的物质会产生沉淀，白色沉淀有：硅酸、碳酸氢钠晶体、难溶的碳酸盐等，以此解答；
（2）生成物浓度的幂之积比上反应浓度的幂之积，固体不代入表达式；2MnCO₃+O₂═2MnO₂+2CO₂的K=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）}{c（{O}_{2}）}$；
（3）①CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁=-49.1kJ•mol^-1
②2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₂=-24.5kJ•mol^-1
①根据盖斯定律①×2+②书写CO₂（g）加H₂（g）转化为CH₃OCH₃（g）和H₂O（g）的热化学方程式为：2CO₂（g）+6H₂（g）═CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）△H=-122.7 kJ•mol^-1，为此可计算6.9gCH₃OCH₃（g）生成时反应放出的热量；依据关系：CH₃OCH₃～12e^-计算转移的电子数；
②a．逆反应速率先增大后减小，说明平衡向逆反应方向移动；
 b．H₂的转化率增大，说明平衡向正反应方向移动；                   
c．CO₂的体积百分含量减小，可能为减小二氧化碳的量使平衡向逆反应方向移动；
d．容器中c（H₂）/c（CO₂）的值减小，可能为减小氢气的量使平衡向逆反应方向移动；
（4）①阳极上氢氧根离子放电生成氧气；
②碳酸氢根离子程度电离平衡、氢氧根离子和碳酸氢根离子反应生成碳酸根离子；

解答 解：（l）CO₂是共价化合物，其结构式为O=C=O，碳原子和氧原子之间有2对电子，其电子式为 ；
a．向BaCl₂溶液中通入少量的CO₂不会发生反应，无沉淀出现，故a错误；
b．向Ca（ClO）₂溶液通入过量CO₂会生成次氯酸和碳酸氢钙，没有沉淀，故b错误；
c．苏打溶液为碳酸钠溶液，饱和碳酸钠溶液和二氧化碳反应生成碳酸氢钠，由于碳酸氢钠溶解度比碳酸钠小，则生成沉淀，故C正确；
d．向澄清石灰水溶液通入过量CO₂会生成碳酸氢钙，没有沉淀，故d错误；
e．水玻璃是硅酸钠溶液，向Na₂SiO₃溶液中通入过量CO₂会生成硅酸沉淀，故e正确；
故选ce；
故答案为：；ce；
（2）反应①的平衡常数表达式K₁=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）}{c（{O}_{2}）}$=$\frac{（\frac{Pn1}{n1+n2}）^{2}}{\frac{Pn2}{n1+n2}}$=$\frac{P{n}_{1}^{2}}{n2（n1+n2）}$，
故答案为：$\frac{P{n}_{1}^{2}}{n2（n1+n2）}$；
（3）①CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁=-49.1kJ•mol^-1
②2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₂=-24.5kJ•mol^-1
①根据盖斯定律①×2+②，则CO₂（g）加H₂（g）转化为CH₃OCH₃（g）和H₂O（g）的热化学方程式为2CO₂（g）+6H₂（g）═CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）△H=-122.7 kJ•mol^-1，6.9gCH₃OCH₃（g）生成时反应放出的热量为：6.9g×$\frac{122.7KkJ/mol}{46g/mol}$=18.4kJ；
根据CH₃OCH₃～12e^-（设可转移电子xmol
          46          12
          6.9          x           
x=$\frac{6.9g×12mol}{46g}$=1.8mol
故答案为：18.4；1.8N_A
②a．逆反应速率先增大后减小，说明平衡向逆反应方向移动，故不选；
b．H₂的转化率增大，说明平衡向正反应方向移动，故选；                   
c．CO₂的体积百分含量减小，可能为减小二氧化碳的量使平衡向逆反应方向移动，故不选；
d．容器中c（H₂）/c（CO₂）的值减小，可能为减小氢气的量使平衡向逆反应方向移动，故不选；
故选：b；
（4）①阳极上氢氧根离子放电生成氧气和水，电极反应式为4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，
故答案为：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
②HCO₃^-存在电离平衡：HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，阴极H⁺放电浓度减小平衡右移，CO₃^2-再生；阴极H⁺放电OH^-浓度增大，OH^-与HCO₃^-反应生成CO₃^2-，CO₃^2-再生，
故答案为：HCO₃^-存在电离平衡：HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，阴极H⁺放电浓度减小，平衡右移，CO₃^2-再生；阴极H⁺放电OH^-浓度增大，OH^-与HCO₃^-反应生成CO₃^2-，CO₃^2-再生．

点评 本题考查化学平衡常数的含义，平衡移动、反应方向进行判断等相关知识，题目难度中等，试题综合性强，学生要有一定的化学基本功才能解决，试题培养了学生的灵活应用能力．