Question

隨著人類對溫室效應和資源短缺等問題的重視，如何降低大氣中CO₂的含量及有效地開發利用CO₂，引起了各國的普遍重視。

⑴目前工業上有一種方法是用CO₂來生產燃料甲醇。為探究反應原理，現進行如下實驗，在體積為1 L的密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定條件下發生反應：

CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g) △H＝－49.0kJ/mol

測得CO₂和CH₃OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示。

①從反應開始到平衡，氫氣的平均反應速率v(H₂)＝___________mol/(L·min)。

②該反應的平衡常數表達式為__________________。

③下列措施中能使n(CH₃OH)／n(CO₂)增大的是___________。

A．升高溫度                  B．充入He(g)，使體系壓強增大

C．將H₂O(g)從體系中分離     D．再充入1mol CO₂和3mol H₂

⑵在載人航天器的生態系統中，不僅要求分離去除CO₂，還要求提供充足的O₂。某種電化學裝置可實現如下轉化：2 CO₂＝2 CO＋O₂，CO可用作燃料。

已知該反應的陽極反應為：4OH^――4e^―＝O₂↑＋2H₂O

則陰極反應式為：________________________________。

有人提出，可以設計反應2CO＝2C＋O₂（△H＞0、△S＜0）來消除CO的污染。請你判斷是否可行并說出理由：______________________________________________。

Answer 1

、⑴①0.225         ②                         ③C、D 

⑵2CO₂＋4e^―＋2H₂O＝2 CO＋4OH^―  ；不可行，該反應是一個焓增、熵減的反應，任何情況下不能自發進行

解析:

(1) ① 由題意知v(H₂)＝ΔC (H₂)/Δt=2.25 mol·L^-1/10min=0.225 mol·L^-1·min^-1

② 由平衡常數定義式直接推出表達式即可。

③ n(CH₃OH)／n(CO₂)增大即平衡正向移動，應用勒沙特列原理可知答案。    B有一定迷惑性，因為容器體積不變，充氦氣雖然總壓強增大，但各物質濃度未發生變化，故平衡不移動。

（2）用總反應式減去陽極反應式即可得陰極反應式：

2 CO₂ —4OH^―+4e^― ＝ 2 CO —2H₂O  即  2 CO₂  + 2H₂O +4e^― ＝ 2 CO +4OH^―