Question

【题目】碳元素及其化合物与人类的生活、生产息息相关，请回答下列问题：

（1）绿色植物的光合作用吸收 CO2 释放O2 的过程可以描述为以下两步： 2CO2(g)+2H2O(l)+2C5H10O4(s) = 4(C3H6O3)(s)+O2(g)+4e- △H=+1360 kJ·mol-1

12(C3H6O3)(s)+12e- = C6H12O6(s，葡萄糖)+6C5H10O4(s)+3O2(g) △H=-1200 kJ·mol-1

则绿色植物利用二氧化碳和水合成葡萄糖并放出氧气的热化学方程式为：___________。

（2）工业炼铁时有如下副反应：Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) △H>0。某温度时，把 Fe 和CO2 放入体积固定的容器中，CO2 的起始浓度为 2.0 molL-1，达到平衡后，CO 的浓度为 1.0 molL-1，则该温度下，该反应的平衡常数 K=_________。如果平衡后通入一定量的 CO，建立新平衡后，CO2 的物质的量分数将________。（填编号）

A．增大 B．减少 C．不变 D.无法判定

（3）利用 H2 和 CO2 在一定条件下可以合成乙烯：6H2（g）＋2CO2（g） CH2＝CH2（g）＋4H2O（g）。在体积为 1L 的恒容容器中，投料为 3mol H2 和 1mol CO2 时，不同温度对 CO2 的平衡转化率及催化剂的催化效率的影响如下图所示。

下列有关说法不正确．的是______（填序号）。

A.平衡常数大小：M＞N

B.反应物活化分子百分数大小：M＞N

C.其他条件不变，若不使用催化剂，则 250℃时 CO2 的平衡转化率可能位于点M1

D.其他条件不变，若投料改为 4mol H2 和 1mol CO2 时，则 250℃时 CO2 的平衡转化率可能位于点M2

（4）将 CO2 与 H2 按物质的量之比为 1:3 通入恒温恒容密闭容器中，控制条件，使其发生反应： CO2 (g)+3H 2(g) CH3 OH(g)+H2 O(g) △H = -49.2kJ·mol-1，得到甲醇的体积分数与时间的关系如上图所示。保持其它条件不变，t1 时再向容器中加入一定量物质的量之比为 1:3 的 CO2 与 H2 混合气，t2 时再次达到平衡，请在上图画出 t1～t3 时间内甲醇体积分数随时间的变化曲线。 ___________

（5）以多孔石墨为阳极，以 NaCl 和 NaOH 的混合溶液作电解液，用电解法由甲烷制取甲醇。写 出 阳 极 的 电 极 反 应 式 ：_________。

（6）25℃时，将 a molL-1 的 CH3COOH 溶液与 b molL-1 的 NaOH 溶液等体积混合，溶液恰好呈中性， 则电离平衡常数Ka（CH3COOH）=__________。

Answer 1

【答案】6CO2（g）+6H2O（l）=C6H12O6（s,葡萄糖）+6O2（g） △H=+2880 kJ·mol-1 1.0 C B、C CH4-2e-+2OH-=CH3OH+H2O b×10-7/(a-b)

【解析】

（1）利用盖斯定律求算用二氧化碳和水合成葡萄糖并放出氧气的热化学方程式；

（2）通过“三行式”法计算平衡常数；

（3）依据在体积为 1L 的恒容容器中6H2（g）＋2CO2（g） CH2＝CH2（g）＋4H2O（g）及图象曲线变化分析各选项的正确性；

（4）由于CO2 (g)+3H 2(g) CH3 OH(g)+H2O(g)是在恒容的容器中进行且气体体积减小的可逆反应，所以再向容器中加入一定量物质的量之比为 1:3 的 CO2 与 H2 混合气，相当于增大压强，平衡向正向移动；

（5）以多孔石墨为阳极，以 NaCl 和 NaOH 的混合溶液作电解液，用电解法由甲烷制取甲醇，在阳极CH4失去电子，在碱性条件下生成CH3OH；

（6）向amol/L CH3COOH溶液中滴加等体积的bmol/L氢氧化钠溶液恰好使溶液呈中性,所以c(H+)=c(OH-)=mol/L,根据溶液中电荷守恒c(Na+)c(H+)=c(OH-)c(CH3COO-),因为等体积混合所以此时溶液中c(Na+)c(CH3COO-)=b/2mol/L,c(CH3COOH)=(a-b)/2mol/L,反应后溶液中CH3COOH的电离常数k=c(H+)c(CH3COO-)/c(CH3COOH)。

（1）①2CO2(g)+2H2O(l)+2C5H10O4(s) = 4(C3H6O3)(s)+O2(g)+4e- △H=+1360 kJ·mol-1

②12(C3H6O3)(s)+12e- = C6H12O6(s，葡萄糖)+6C5H10O4(s)+3O2(g) △H=-1200 kJ·mol-1 ，依盖斯定律3①②得6CO2（g）+6H2O（l=C6H12O6（s,葡萄糖）+6O2（g）△H=+2880 kJ·mol-1；

本题答案为：6CO2（g）+6H2O（l=C6H12O6（s,葡萄糖）+6O2（g）△H=+2880 kJ·mol-1 。

(2)设CO2 的变化浓度为xmol/L, 则有：

Fe(s)+ CO2(g)FeO(s) +CO(g)

起始 2 0

变化 x x

平衡 2-x x

由题可知：x= 1.0 molL-1,所以平衡常数K=c(CO)/c(CO2)==1.0；其他条件不变，由于该反应是前后气体物质的量不变的反应，通入CO建立新平衡后，CO2 的物质的量分数不变；

本题答案为：1.0 ，C。

（3）A.由图象可以看出，温度升高CO2的转化率减小，说明升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，故A正确；

B.温度越高分子的能量越大，活化分子百分数越大，故B错误；

C.用催化剂只能改变化学反应速率，不能使平衡移动，故C错误；

D.其他条件不变，增大H2的通入量，CO2的转化率增大，故D正确；

本题答案为：BC。

（4）由于反应CO2 (g)+3H 2(g) CH3 OH(g)+H2 O(g)，是在恒容的容器中进行且气体体积减小的可逆反应，所以再向容器中加入一定量物质的量之比为 1:3 的 CO2 与 H2 混合气，相当于增大压强，平衡向正向移动，甲醇的体积分数增加；故图像应为：

本题答案为：。

（5）以多孔石墨为阳极，以 NaCl 和 NaOH 的混合溶液作电解液，用电解法由甲烷制取甲醇，在阳极CH4失去电子，在碱性条件下生成CH3OH；电极反应式为：CH4-2e-+2OH-=CH3OH+H2O；

本题答案为：CH4-2e-+2OH-=CH3OH+H2O。

（6）向amol/L CH3COOH溶液中滴加等体积的bmol/L氢氧化钠溶液恰好使溶液呈中性,所以c(H+)=c(OH-)=mol/L,根据溶液中电荷守恒c(Na+)c(H+)=c(OH-)c(CH3COO-),因为等体积混合，此时溶液中c(Na+)c(CH3COO-)=b/2mol/L,c(CH3COOH)=(a-b)/2mol/L,反应后溶液中CH3COOH的电离常数k=c(H+)c(CH3COO-)/c(CH3COOH)=（mol/Lb/2mol/L）÷(a-b)/2mol/L= [b×10-7/(a-b)] mol/L，电离常数只和温度有关所以Ka=K=[b×10-7/(a-b)]mol/L；

本题答案为：b×10-7/(a-b)。