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...
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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)目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料*醇。为探究反应原理,现进行如下实验,在体积为1 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,一定条件下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0 kJ·mol-1
测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
①从反应开始到平衡,*气的平均反应速率v(H2)=__________ mol·L-1· min-1;
②该反应的平衡常数表达式为___________________________________________________;
③下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是__________(填字母)。
A.升高温度
B.充入He(g),使体系压强增大
C.将H2O(g)从体系中分离
D.再充入1 mol CO2和3 mol H2
(2)在载人航天器的生态系统中,不仅要求分离去除CO2,还要求提供充足的O2。某种电化学装置可实现如下转化:2CO2===2CO+O2,CO可用作燃料。
已知该反应的阳极反应为4OH--4e-===O2↑+2H2O
则*极反应式为_____________________________________________________________。
有人提出,可以设计反应2CO===2C+O2(ΔH>0、ΔS<0)来消除CO的污染。请你判断是否可行并说出理由:
________________________________________________________________________。
【回答】
【*】(1)①0.225
②K=
③CD
(2)2CO2+4e-+2H2O===2CO+4OH-
不可行,该反应是一个焓增、熵减的反应,任何情况下不能自发进行
【解析】(1)①从反应开始到平衡,10 min内*醇的浓度增加0.75 mol·L-1,则*气的浓度减少0.75 mol·L-1×3=2.25 mol·L-1,所以*气的平均反应速率v(H2)==0.225 mol·L-1· min-1;
②根据平衡常数的定义,该反应的平衡常数表达式为K=;
③A项,温度升高,平衡逆向移动,*醇的物质的量减少,二氧化碳的物质的量增大,则n(CH3OH)/n(CO2)减小,错误;B项,充入He(g),使体系压强增大,但容器的体积不变,所以各物质的浓度不变,平衡不移动比值不变,错误;C项,将H2O(g)从体系中分离,则平衡正向移动,*醇的物质的量增大,二氧化碳的物质的量减少,所以n(CH3OH)/n(CO2)增大,正确;D项,再充入1 mol CO2和3 mol H2,则反应物浓度增大,平衡在原平衡的基础上正向移动,所以*醇的物质的量增大,而二氧化碳的浓度减小,所以n(CH3OH)/n(CO2)增大,正确。
(2)用总反应方程式减去阳极反应可得*极反应式,为2CO2+4e-+2H2O===2CO+4OH-;不能设计反应2CO===2C+O2(ΔH>0、ΔS<0)来消除CO的污染,因为该反应ΔH>0、ΔS<0,焓增、熵减任何情况下都不自发。
知识点:化学反应速率 化学平衡
题型:综合题
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