Question

【題目】研究CO2的利用對促進低碳社會的構建具有重要的意義。

（1）在一定條件下將CO2和H2轉化為甲醇蒸氣和水蒸氣的相關反應有：

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=+41kJ/mol

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2=-90kJ/mol

則由CO2和H2轉化為甲醇蒸氣和水蒸氣的熱化學方程式為_________________。

（2）在一定溫度下，向2L固定容積的密閉容器中通入2molCO2、3molH2，發生反應CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H3<0。測得CO2(g)和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示。

①能說明該反應已達平衡狀態的是________。

A.CO2的體積分數在混合氣體中保持不變

B.體系中n(CO2)/n(H2)=1：1，且保持不變

C.混合氣體的密度不隨時間變化

D.單位時間內有n molH-H鍵斷裂，同時又n mol O-H鍵生成

②下列措施能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是_________。

A.升高溫度 B.恒溫恒容充入He(g)

C.使用高效催化劑 D.恒溫恒容下，再充入2molCO2、3molH2

③計算該溫度下此反應的平衡常數K=_____(L/mol)2；若使K的值變為1，則應采取的措施是_______。

A.增大壓強 B.恒壓加入一定量H2 C.降低溫度 D.升高溫度

（3）捕捉CO2可以利用Na2CO3溶液。用100mL 0.1mol/LNa2CO3溶液完全捕捉224mL（已換算為標準狀況，溶液體積變化忽略不計）CO2氣體，所得溶液中：

①c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3)=_________mol/L（填數字）。

②c(HCO3-)+2c(CO32-)=____________（用相關離子濃度表示）。

Answer 1

【答案】 CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　 △H＝－49 kJ/mol AB D 0.198（L/mol）2 C 0.2 c( Na＋)＋c(H＋)－c(OH－)

【解析】（1）已知：

① CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H1=+41kJ/mol

② CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2=-90kJ/mol

則根據蓋斯定律可知①+②即得到由CO2和H2轉化為甲醇蒸氣和水蒸氣的熱化學方程式為CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　 △H＝－49 kJ/mol。

（2）①A．未平衡CO2的體積分數是個變量，混合氣體CO2的體積分數保持不變，說明已經平衡了，A正確；B．未平衡時體系中n(CO2)/n(H2)是變量，當二者的濃度之比保持不變時說明已經達平衡狀態，B正確；C．密度是混合氣的質量和容器容積的比值，在反應過程中質量和容積始終是不變的，所以密度始終不變，因此不能說明，C錯誤；D.單位時間內有n molH-H鍵斷裂，同時又n mol O-H鍵生成均表示正反應速率，不能說明，D錯誤；答案選AB；②A．升高溫度，平衡逆向移動，故比值減小，A錯誤；B．恒溫恒容下充入He（g），平衡不移動，故比值不變，B錯誤；C．使用高效催化劑，平衡不移動，故比值不變，C錯誤；D．恒溫恒容再充入2molCO2和3molH2，相當于增大壓強，平衡正向移動，故比值變大，D正確；答案選D；③根據方程式可知

CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　

初始濃度（mol/L） 1 1.5 0 0

變化濃度（mol/L） 0.25 0.75 0.25 0.25

平衡濃度（mol/L） 0.75 0.75 0.25 0.25

所以平衡常數K=0.25×0.25/(0.75×0.753) ≈0.198；平衡常數是溫度的函數，只有通過改變溫度，來改變平衡常數，正反應為放熱反應，降低溫度，K值變大，答案選C；

（3）①CO2的物質的量是0.01mol，二者恰好反應生成碳酸氫鈉，濃度是0.2mol/L，則根據物料守恒可知溶液中c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3)＝0.2mol/L。②根據電荷守恒可知溶液中c(HCO3-)+2c(CO32-)＝c( Na＋)＋c(H＋)－c(OH－)。