Question

前些天在北京、西安、南昌等25個大中城市都出現霧霾天氣，人類的活動改變了全球的氣候．全球氣候變暖已經成為全世界人類面臨的重大問題．
（1）地球上的能源主要源于太陽，綠色植物的光合作用可以大量吸收CO₂以減緩溫室效應，主要過程可以描述分為下列三步：
Ⅰ、H₂O（l）═2H⁺（aq）+

1

2

O₂（g）+2e^-△H═+284kJ?mol^-1
Ⅱ、CO₂（g）+C₅H₁₀O₄ （s）+2H⁺（aq）═2C₃H₆O₃⁺（s）△H═+396kJ?mol^-1
Ⅲ、12C₃H₆O₃⁺（s）+12e^-═C₆H₁₂O₆（s）+6C₅H₁₀O₄ （s）+3O₂（g）△H═-1200kJ?mol^-1
寫出綠色植物利用水和二氧化碳合成葡萄糖并放出氧氣的熱化學方程式

 

．
（2）降低大氣中CO₂的含量及有效地開發利用CO₂，目前工業上有一種方法是用CO₂來生產燃料乙醇．為探究反
應原理，現進行如下實驗，在體積為1L的恒容密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定條件下發生反
應：CO₂（g）+3H₂（g）?

1

2

CH₃CH₂OH（g）+

3

2

H₂O（l）△H=-683kJ?mol^-1．測得CO₂和C₂H₅OH（g）的濃度隨時間變化如圖所示．
①該反應的平衡常數為

 

（不必化簡）；
②關于該反應的下列說法中，正確的是

 

．
A．△H＞0，△S＞0   B．△H＞0，△S＜0       C．△H＜0，△S＜0   D．△H＜0，△S＞0
③當反應達到平衡時，H₂的物質的量濃度為c₁，然后向容器中再加入一定量H₂，待反應再一次達到平衡后，H₂的物質的量濃度為c₂．則c₁

 

c₂的關系（填＞、＜、=）．

Answer 1

考點：熱化學方程式,焓變和熵變,化學平衡常數的含義,化學平衡的影響因素

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）依據蓋斯定律和熱化學方程式計算得到所需的熱化學方程式，利用熱化學方程式的加減消去不需要的物質，注意加減時焓變隨之變化；
（2）化學平衡常數K=

各個生成物平衡濃度系數次冪之積

各個產物平衡濃度系數次冪之積

，據此計算；
（3）根據衡移動的影響知識來回答．

解答： 解：（1）依據蓋斯定律由題干所給的熱化學方程式，結合蓋斯定律計算（①+②）×6+③得到綠色植物利用水和二氧化碳合成葡萄糖并放出氧氣的熱化學方程式，
6CO₂（g）+6H₂O（g）=C₆H₁₂O₆（葡萄糖、s）+6O₂（g）△H=[（+284KJ/mol）+（+396KJ/mol）]×6+（-1200KJ/mol）=+2880KJ/mol；
則△H=[（+284KJ/mol）+（+396KJ/mol）]×6+（-1200KJ/mol）=+2880KJ/mol，即6CO₂（g）+6H₂O（l）=C₆H₁₂O₆（s）+6O₂（g）△H=+2880 kJ?mol^-1，故答案為：6CO₂（g）+6H₂O（l）=C₆H₁₂O₆（s）+6O₂（g）△H=+2880 kJ?mol^-1；
（2）①根據表中數據，化學平衡常數K=

各個生成物平衡濃度系數次冪之積

各個產物平衡濃度系數次冪之積

=

c(CH3CH2OH)  1 2 ×c(H2O) 3 2

c(CO2)×c(H2)3

=

0.375  1 2

0.25×0.753

 （水的濃度是1），故答案為：

0.375  1 2

0.25×0.753

；  
②根據反應的焓變知道反應是放熱的，所以△H＜0，產物氣體的物質的量小于反應物氣體的總物質的量，所以反應的熵變小于零，故選C．
③當反應達到平衡時，H₂的物質的量濃度為c₁，然后向容器中再加入一定量H₂，平衡會正向移動，但是不能完全消耗，所以H₂的物質的量濃度增加，故答案為：＜．

點評：本題涉及熱化學中蓋斯定律的應用、化學平衡常數表達式的書寫、平衡移動的影響因素等知識，注意知識的歸納和梳理是解題的關鍵，難度中等．