题目内容
近年来C02的利用日新月异．（1）最近科学家们研制成功一种新型催化剂能将C02转化为甲烷．在一定1．O1kPa和200℃下，将1mOICO2和4mo1H2投人1L密闭容器中，当C02转化率为80%时达平衡，吸收akJ的热量．写出此反应的热化学方程式
（2）某温度下，将一定量的CO2和H2投人容积固定为5l的密闭容器中，5min达平衡，各物质的浓度（mol/L）变化如下表所示：
| 0min | 5min | 10min | |
| CO2 | 0.2 | 0.1 | |
| H2 | 0.8 | 0.6 | |
| CH4 | 0 | 0.06 | 0.1 |
（3）2013年发射的“嫦娥三号”卫星载入空间站要求吸收人体呼出的二氧化碳，并提供氧气，科学家设计了“太阳能→电能→化学能”的转化．总反应2CO2═2CO+O2是
②写出X极的电极反应式
③反应完毕，该太阳能装置中的电解质溶液碱性
考点：化学平衡的计算,原电池和电解池的工作原理
专题：化学平衡专题,电化学专题
分析：（1）根据反应CO2+4H2?CH4+2H2O可知，当0.8×1mol二氧化碳参加反应时，吸收akJ的热量，则1mol二氧化碳参加反应时，吸收
akJ的热量，所以△H=+5a/4 kJ?mol-1，所以热化学方程式为：CO2（g）+4H2（g）?CH4（g）+2H2O（g）△H=+5a/4 kJ?mol-1；当C02转化率为80%时达平衡，CO2的浓度为：0.2mol/L，H2的浓度为：0.8mol/L，CH4的浓度为：0.8mol/L，H2O的浓度为：1.6mol/L，据此求得平衡常数；
（2）根据图可知，在0-l0min，二氧化碳变化了0.1mol/L，按化学方程式计算可知，氢气的浓度变化为0.4mol/L，而氢气起始为0.8mol/L，变化后应为0.4mol/L，而表中在10min时还有0.6mol/L，所以可以看出是氢气的浓度变大了，所以是在5min时增加了氢气的浓度，变化量为（0.6-0.4）mol/L，据此答题；
（3）2CO2═2CO+O2 是一个非自发的气氧化还原反应，要实现这一过程，必须利用电解池装置，根据电解池原理，X电极发生氧化反应，是氢氧根失去电子，生成氧气，据此写电极反应式；根据两个电极生成和消耗的氢氧根的物质的量判断溶液中碱性的变化情况．
| 5 |
| 4 |
（2）根据图可知，在0-l0min，二氧化碳变化了0.1mol/L，按化学方程式计算可知，氢气的浓度变化为0.4mol/L，而氢气起始为0.8mol/L，变化后应为0.4mol/L，而表中在10min时还有0.6mol/L，所以可以看出是氢气的浓度变大了，所以是在5min时增加了氢气的浓度，变化量为（0.6-0.4）mol/L，据此答题；
（3）2CO2═2CO+O2 是一个非自发的气氧化还原反应，要实现这一过程，必须利用电解池装置，根据电解池原理，X电极发生氧化反应，是氢氧根失去电子，生成氧气，据此写电极反应式；根据两个电极生成和消耗的氢氧根的物质的量判断溶液中碱性的变化情况．
解答：
解：（1）根据反应CO2+4H2?CH4+2H2O可知，当0.8×1mol二氧化碳参加反应时，吸收akJ的热量，则1mol二氧化碳参加反应时，吸收
akJ的热量，所以△H=+5a/4 kJ?mol-1，所以热化学方程式为：CO2（g）+4H2（g）?CH4（g）+2H2O（g）△H=+5a/4 kJ?mol-1；当C02转化率为80%时达平衡，CO2的浓度为：0.2mol/L，H2的浓度为：0.8mol/L，CH4的浓度为：0.8mol/L，H2O的浓度为：1.6mol/L，所以平衡常数为
=25，
故答案为CO2（g）+4H2（g）?CH4（g）+2H2O（g）△H=+5a/4 kJ?mol-1；25；
（2）根据图可知，在0-l0min，二氧化碳变化了0.1mol/L，按化学方程式计算可知，氢气的浓度变化为0.4mol/L，而氢气起始为0.8mol/L，变化后应为0.4mol/L，而表中在10min时还有0.6mol/L，所以可以看出是氢气的浓度变大了，所以是在5min时增加了氢气的浓度，变化量为（0.6-0.4）mol/L，
故答案为：增大H2的浓度；0.2mol/L；
（3）2CO2═2CO+O2 是一个非自发的气氧化还原反应，要实现这一过程，必须利用电解池装置，根据电解池原理，X电极发生氧化反应，是氢氧根失去电子，生成氧气，据此写X电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O；此时Y电极上的反应式为2CO2+2H2O+4e-=2CO+4OH-，所以两个电极生成和消耗的氢氧根的物质的量相等，所以溶液的碱性不变，故答案为：电解池；4OH--4e-=O2↑+2H2O；不变．
| 5 |
| 4 |
| 0.8×1．62 |
| 0.2×0．84 |
故答案为CO2（g）+4H2（g）?CH4（g）+2H2O（g）△H=+5a/4 kJ?mol-1；25；
（2）根据图可知，在0-l0min，二氧化碳变化了0.1mol/L，按化学方程式计算可知，氢气的浓度变化为0.4mol/L，而氢气起始为0.8mol/L，变化后应为0.4mol/L，而表中在10min时还有0.6mol/L，所以可以看出是氢气的浓度变大了，所以是在5min时增加了氢气的浓度，变化量为（0.6-0.4）mol/L，
故答案为：增大H2的浓度；0.2mol/L；
（3）2CO2═2CO+O2 是一个非自发的气氧化还原反应，要实现这一过程，必须利用电解池装置，根据电解池原理，X电极发生氧化反应，是氢氧根失去电子，生成氧气，据此写X电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O；此时Y电极上的反应式为2CO2+2H2O+4e-=2CO+4OH-，所以两个电极生成和消耗的氢氧根的物质的量相等，所以溶液的碱性不变，故答案为：电解池；4OH--4e-=O2↑+2H2O；不变．
点评：本题主要考查了热化学方程式书写、平衡常数的计算、影响平衡移动的因素、电解池原理等知识点，中等难度．
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