Question

2010年11月30日，聯合國氣候大會在墨西哥坎昆召開，討論全球變暖問題．二氧化碳是主要的溫室氣體，請根據題目要求，回答下列問題：
（Ⅰ）二氧化碳與氫氧化鈉反應生成鹽．
標準狀況下，2.24LCO₂通入150mL 1mol/LNaOH溶液中，氣體完全被吸收．所得鹽溶液中各種離子濃度由大到小的順序為：

 

．
（Ⅱ）將CO₂轉化成有機物可有效實現碳循環，利用催化劑可以將CO₂和H₂轉化成甲醇．反應的化學方程式為3H₂（g）+CO₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）．
（1）利用此反應可設計成酸性環境下的原電池，減少CO₂排放量．則原電池正極的電極反應式為

 

．
（2）某溫度下，在密閉容器內，發生上述反應，并測得不同時間CO₂和H₂的濃度如表

時間/S	c（CO2）mol/L	c（H2）mol/L
0	1.00×10-1	3.00×10-1
1	8.50×10-2	2.55×10-1
2	6.50×10-2	1.95×10-1
3	5.50×10-2	1.65×10-1
4	5.00×10-2	1.50×10-1
5	5.00×10-2	1.50×10-1

請回答下列問題
①在上述條件下反應能自發進行，則反應的△H

 

0（填＞，＜，=）．前2s內的平均反應速率v（CO₂）=

 

．
②保持溫度不變，在另一容器中進行上述反應，某一時刻測得c（CO₂）=5.00×10^-2mol/L，
c（H₂）=2.00×10^-1mol/L，c（CH₃OH）=5.00×10^-2mol/L，c（H₂O）=5.00×10^-1mol/L，此時反應向

 

（正或逆）反應方向進行（若是平衡狀態，此空不填）．
③上述反應達到平衡后，恒溫恒容條件下，密閉容器中再充入1.00×10^-3mol/L CO₂和3.00×10^-3mol/LH₂，達新平衡后CO₂百分含量將

 

（增大、減小或不變）．

Answer 1

分析：（Ⅰ）標準狀況下，2.24LCO₂通入150mL 1mol/LNaOH溶液中，發生2CO₂+3NaOH=Na₂CO₃+NaHCO₃+H₂O，結合方程式以及鹽類水解的進行判斷；
（Ⅱ）（1）原電池正極發生還原反應，CO₂被還原生成CH₃OH；
（2）①根據△H-T?△S＜0判斷△H；結合c=

△c

△t

計算；
②由表中數據可知，達到平衡時c（CO₂）=5.00×10^-2mol/L，c（H₂）=1.50×10^-1mol/L，則c（CH₃OH）=c（H₂O）=5.00×10^-2mol/L，k=

(5.00×10-2)2

5.00×10-2×(1.5×10-1)3

=14.8，結合平衡常數判斷；
③上述反應達到平衡后，恒溫恒容條件下，密閉容器中再充入1.00×10^-3mol/L CO₂和3.00×10^-3mol/LH₂，原料配比數與原配比數相等，相當于增大壓強，平衡向正反應方向移動．

解答：解：（Ⅰ）標準狀況下，2.24LCO₂通入150mL 1mol/LNaOH溶液中，發生2CO₂+3NaOH=Na₂CO₃+NaHCO₃+H₂O，由于CO₃^2-水解程度大于HCO₃^-，則c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），故答案為：c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（Ⅱ）（1）原電池正極發生還原反應，CO₂被還原生成CH₃OH，電極方程式為CO₂+6e^-+6H⁺=CH₃OH+H₂O，故答案為：CO₂+6e^-+6H⁺=CH₃OH+H₂O；
（2）①反應能自發進行，則△H-T?△S＜0，因△S＜0，則△H＜0才能進行，c（CO₂）=

△c

△t

=

3.5×10-2mol/L

2s

=1.75×10^-2mol/（L?s），
故答案為：＜；1.75×10^-2mol/（L?s）；
②由表中數據可知，達到平衡時c（CO₂）=5.00×10^-2mol/L，c（H₂）=1.50×10^-1mol/L，則c（CH₃OH）=c（H₂O）=5.00×10^-2mol/L，k=

(5.00×10-2)2

5.00×10-2×(1.5×10-1)3

=14.8，某一時刻測得c（CO₂）=5.00×10^-2mol/L，c（H₂）=2.00×10^-1mol/L，c（CH₃OH）=5.00×10^-2mol/L，c（H₂O）=5.00×10^-1mol/L，
則Qc=

5.00×10-2 ×5.00×10-1

5.00×10-2×(2×10-1)3

=62.5＞Ksp，則平衡向逆反應分析移動，
故答案為：逆；
③上述反應達到平衡后，恒溫恒容條件下，密閉容器中再充入1.00×10^-3mol/L CO₂和3.00×10^-3mol/LH₂，原料配比數與原配比數相等，相當于增大壓強，平衡向正反應方向移動，則達新平衡后CO₂百分含量將減小，故答案為：減小．

點評：本題考查較為綜合，涉及離子濃度大小比較、原電池以及化學平衡的計算等問題，綜合考查學生的分析能力，為高考常見題型和高頻考點，難度中等，注意利用平衡常數判斷反應進行的方向．