Question

随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视，如何降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用CO₂，引起了各国的普遍重视．
（1）下列关于CO₂的用途不正确的是

 

（填序号）．
A．二氧化碳能溶于水，可用于生产碳酸型饮料
B．固体二氧化碳俗称干冰，可用于人工降雨
C．二氧化碳用于灭火是因为降低了可燃物的着火点
D．超临界二氧化碳作萃取溶剂用于从天然产物提取和净化活性组分
E．二氧化碳可以作为气肥，提高农作物的产量
（2）目前工业上有一种方法是用C0₂来生产甲醇．为探究其反应原理，现进行如下实验，在体积为1L的密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定条件下发生反应：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ．m01^-1，测得CO₂和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图1所示．
①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率：v（H₂）=

 

．
②该反应的平衡常数为

 

．
（3）以KHC0₃溶液为电解质，用电解的方法也可以将CO₂还原为甲醇．请写出电解时阴极的离子方程式：

 

（4）金刚石、石墨烯、线型碳是碳的几种同素异形体．从键的类型分析它们的稳定性由强到弱的顺序为（图2）

 

．

Answer 1

考点：常见的生活环境的污染及治理,不同晶体的结构微粒及微粒间作用力的区别,反应速率的定量表示方法,化学平衡的计算

专题：

分析：（1）A．二氧化碳能与水反应生成了碳酸；
B．干冰在升华时能吸收大量热；
C．根据灭火原理：①清除或隔离可燃物，②隔绝氧气或空气，③使温度降到可燃物的着火点以下，据此结合灭火方法进行分析判断；
D．超临界二氧化碳可做萃取剂；
E．二氧化碳是植物进行光合作用的必要条件，没有二氧化碳，绿色植物就无法进行光合作用．
（2）①由图可知，10min到达平衡，平衡时甲醇的浓度变化为0.75mol/L，由方程式可知氢气的浓度变化等于甲醇的浓度变化量3倍为2.25mol/L，根据v=

△c

△t

计算v（H₂）；
②利用三段式计算平衡时各组分的平衡浓度，代入平衡常数表达式计算；
（3）由化合价的升降可知，CO₂中的碳元素与+4价降到CH₃OH中碳元素的-2价，得电子，发生了还原反应；
（4）键能顺序为：碳碳叁键＞碳碳双键＞碳碳单键．

解答： 解：（1）A．二氧化碳能与水反应生成了碳酸，所以二氧化碳可用于生产碳酸饮料，故A正确；
B．干冰在升华时能吸收大量热，可用于人工降雨，故B正确；
C．二氧化碳用于灭火是因为隔绝空气，故C错误；
D．超临界二氧化碳可做萃取剂从天然产物提取和净化活性组分，故D正确；
E．二氧化碳是植物进行光合作用的必要条件，没有二氧化碳，绿色植物就无法进行光合作用，所以在温室里施用二氧化碳作肥料，可以提高农作物的产量，故E正确．
故答案为：C；
（2）①由图可知，10min到达平衡，平衡时甲醇的浓度变化为0.75mol/L，由方程式CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O可知，氢气的浓度变化等于甲醇的浓度变化量为0.75mol/L×3=2.25mol/L，故v（H₂）=

2.25mol/L

10min

=0.225mol/（L?mon）；，故答案为：0.225mol?L^-1?min^-1；
②反应CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）的平衡常数k=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

，
由图可知，10min到达平衡，平衡时甲醇的浓度变化为0.75mol/L，则：
              CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
开始（mol/L）：1        3          0        0
变化（mol/L）：0.75     2.25      0.75     0.75
平衡（mol/L）：0.25     0.75      0.75     0.75
 故该温度下平衡常数k=

0.75×0.75

0.25×0.753

=5.33（ mol?L^-1）^-2，故答案为：5.33（ mol?L^-1）^-2；
（3）由化合价的升降可知，CO₂中的碳元素与+4价降到CH₃OH中碳元素的-2价，得电子，发生了还原反应，故：CO₂+6e^-=CH₃OH，溶液为碱性环境，为达到电荷守恒，则CO₂+6e^-=CH₃OH+6OH^-，再根据原子守恒得：CO₂+5H₂O+6e^-=CH₃OH+6OH^-，
故答案为：CO₂+6HCO₃^-+6e^-=CH₃OH+6CO₃^2-+H₂O（或CO₂+5H₂O+6e^-=CH₃OH+6OH^-）；
（4）物质内的键的键能越大，则物质越稳定，由于键能顺序为：碳碳叁键＞碳碳双键＞碳碳单键，故稳定性由强到弱的顺序为：线型碳＞石墨烯＞金刚石，故答案为：线型碳＞石墨烯＞金刚石．

点评：本题考查二氧化碳的用途、反应速率计算、化学平衡的计算与影响因素、平衡常数、电极方程式的书写以及化学键等，难度中等，注意基础知识的掌握．