Question

【題目】今年6月20日,2016年全球最受關(guān)注的十大化學(xué)成果發(fā)布,其中有兩項(xiàng)與空氣中的二氧化碳處理利用技術(shù)有關(guān)。其一為美國(guó)伊利諾斯大學(xué)芝加哥分校和阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家聯(lián)合設(shè)計(jì)的新型太陽(yáng)能電池,可直接把大氣中的二氧化碳轉(zhuǎn)化為合成氣(CO和H2)該設(shè)計(jì)同時(shí)具有環(huán)保和經(jīng)濟(jì)價(jià)值,不僅可以減緩二氧化碳的排放,而且可以生成重要的化工原料。

（1）下列材料也可以用于制造太陽(yáng)能電池的是____________。

A.Ag2O B.Fe3O4 C.Si D.SiO2

（2）下圖裝置可實(shí)現(xiàn)二氧化碳到一氧化碳的轉(zhuǎn)化

①電源的正極為______(“A”或“B")。

②陰極發(fā)生反應(yīng)的電極方程式為:___________.

（3）CO 和H2可用于合成甲醇。

①已知CO、H2、CH3OH(1)的燃燒熱為283.0kJ/mol、285. 8kJ/mol、726.5kJ/mol,寫(xiě)出 由CO和H2制備CH3OH(1)的熱化學(xué)方程式__________。

②在398K，1L的恒容容器中充入0.1molCO和0.2molH2,發(fā)生反應(yīng)CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g),反應(yīng)過(guò)程中氣體的壓強(qiáng)如下表所示(atm為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)。

時(shí)間(min)	0	1	5	10	30	50
壓強(qiáng)(atm)	10	9.3	8.0	7.2	4	4

5min內(nèi)該反應(yīng)的平均速率用CO可表示為______,該溫度下的平衡常數(shù)是_____。達(dá)到平衡后，向該容器中通入0.05mol的氣態(tài)CH3OH,再次達(dá)到平衡時(shí),CH3OH的體積分?jǐn)?shù)比原平衡時(shí)_____( 填“大”或“小”)。

Answer 1

【答案】 C B CO2+ H2O+2e-=CO+2OH- CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l) △H=-128.1kJ·mol-1 0.006mol·L-1·min-1 2.25×104 大

【解析】（1）本題考查材料，制造太陽(yáng)能電池的材料是晶體硅，故選項(xiàng)C正確；（2）本題考查電解原理和電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)，①根據(jù)題中信息，CO2轉(zhuǎn)化成CO，化合價(jià)降低，根據(jù)電解原理，左端碳棒為陰極，即電源的A為負(fù)極，B為正極；②根據(jù)裝置圖，CO2→CO，電極反應(yīng)式為 CO2＋H2O＋2e－=CO＋2OH－；（3）本題考查熱化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)算、化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算、化學(xué)平衡的計(jì)算，①CO(g)＋1/2O2(g) =CO2(g) △H=－283.0kJ·mol－1①，H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(l) △H=－285.8kJ·mol－1②，CH3OH(l)＋3/2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) △H=－726.5kJ·mol－1③，①＋2×②－③的得出：CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l) △H=-128.1kJ·mol-1；②CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(g)

起始：0.1 0.2 0

變化：x 2x x

平衡：0.1－x 0.2－2x x 溫度相同，體積相同，壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，因此有0.3/（0.3－2x）=10/8，解得x=0.03mol，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的表達(dá)式，v(CO)=0.03/(5×1)mol/(L·min)=0.006 mol/(L·min)，同理，0.3/（0.3－2x）=10/4，解得x=0.09，則達(dá)到平衡時(shí)n(CO)=0.01mol，n(H2)=0.02mol，n(CH3OH)=0.09，體積為1L，根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式，則K=0.09/(0.01×0.022)= 2.25×104，再通入0.05molCH3OH，相當(dāng)于在原來(lái)基礎(chǔ)增大壓強(qiáng)，則甲醇的體積分?jǐn)?shù)比原平衡時(shí)大。