Question

碳和碳的化合物在人類生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用非常廣泛，如何降低大氣中CO₂的含量及有效地開發(fā)利用CO₂，引起了各國的普遍重視．
（1）化學(xué)與以節(jié)能減排為基礎(chǔ)的低碳經(jīng)濟(jì)密切相關(guān)．下列做法違背發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的是______（填序號(hào)）
A．提高原子利用率，發(fā)展綠色化學(xué)
B．大力發(fā)展汽車產(chǎn)業(yè)，鼓勵(lì)市民購買家用汽車
C．推廣煤的氣化、液化技術(shù)，提供清潔高效燃料
D．開發(fā)利用太陽能、風(fēng)能、氫能、核能等能源
（2）在載人航天器的生態(tài)系統(tǒng)中，不僅要求分離除去CO₂，還要求提供充足的O₂．某種電化學(xué)裝置可實(shí)現(xiàn)如下轉(zhuǎn)化：2CO₂═2CO+O₂，CO可用作燃料．已知該反應(yīng)的陽極反應(yīng)式為：4OH^--4e^-→O₂↑+2H₂O，則陰極反應(yīng)式為______．
（3）CO₂可轉(zhuǎn)化成有機(jī)物實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)．在體積為lL的密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ?mol^-1，
則得CO₂和CH₂OH（g）的濃度隨時(shí)間變化如圖所示．
①從3min到8min，v（H₂）=______．
②能說明上述反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是______（填編號(hào)）．
A．反應(yīng)中CO₂與CH₂OH的物質(zhì)的量濃度之比為1：1（即圖中交叉點(diǎn)）
B．混合氣體的密度不隨時(shí)聞的變化而變化
C．單位時(shí)間內(nèi)每消耗3mol H₂，同時(shí)生成1mol H₂O
D．CO₂的體積分?jǐn)?shù)在混合氣體中保持不變
（4）已知：
①C（s）+O₂（g）═CO₂（g），△H₁=-437.3kJ?mol^-1
②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g），△H₂=-571.6kJ?mol^-1
③2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g），△H₃=-566.0kJ?mol^-1
則：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g），△H=______．
（5）某文獻(xiàn)報(bào)道：在30℃、30MPa條件下，以Fe、COCl₂作催化劑，CO₂和H₂反應(yīng)生成丁烷和戊烷．假定在一容器中充人一定量的CO₂和H₂，加入催化劑，若CO₂和H₂的轉(zhuǎn)化率均為100%，產(chǎn)物只有丁烷和戊烷，=a，則a的取值范圍為______．

Answer 1

【答案】分析：（1）所謂低碳經(jīng)濟(jì)，是指在可持續(xù)發(fā)展理念指導(dǎo)下，通過技術(shù)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、新能源開發(fā)等多種手段，盡可能地減少煤炭石油等高碳能源消耗，減少溫室氣體排放，達(dá)到經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)雙贏的一種經(jīng)濟(jì)發(fā)展形態(tài)；
（2）陰極發(fā)生還原反應(yīng)，CO₂被還原生成CO，總反應(yīng)式減去陽極反應(yīng)式得陰極反應(yīng)式；
（3）①根據(jù)v=計(jì)算出v（CH₃OH）．然后根據(jù)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比求出v（H₂）．
②在一定條件下，當(dāng)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不變，由此衍生的一些物理性也不變；
（4）依據(jù)題干熱化學(xué)方程式，結(jié)合蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算；
（5）用極值法，當(dāng)CO₂和H₂轉(zhuǎn)化為丁烷或者戊烷時(shí)分別求得n（H₂）/n（CO₂）；
解答：解：（1）A．提高原子利用率，發(fā)展綠色化學(xué)，可以減少污染，符合低碳經(jīng)濟(jì)的理念，故A正確；
B．大力發(fā)展汽車產(chǎn)業(yè)，鼓勵(lì)市民購買家用汽車，會(huì)排放大量的尾氣：如二氧化碳等，不符合低碳經(jīng)濟(jì)的理念，故B錯(cuò)誤；
C．推廣煤的氣化、液化技術(shù)，提供清潔高效燃料，可以減少污染，符合低碳經(jīng)濟(jì)的理念，故C正確；
D．開發(fā)利用太陽能、風(fēng)能、氫能、核能等能源，可以減少污染，符合低碳經(jīng)濟(jì)的理念，故D正確；
故選：B；
（2）總反應(yīng)式為2CO₂=2CO+O₂，陽極反應(yīng)為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，總反應(yīng)式減去陽極反應(yīng)式得陰極反應(yīng)式：2CO₂+4e^-+2H₂O=2CO+4OH^-，
故答案為：2CO₂+4e^-+2H₂O=2CO+4OH^-；
（3）①v（CH₃OH）==0.05mol/（L?min），v（H₂）=3v（CH₃OH）=0.15mol/（L?min），故答案為：0.15mol/（L?min）；
②A．由圖可知反應(yīng)中CO₂與CH₃OH的物質(zhì)的量濃度之比為1：1時(shí)，并未達(dá)到平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；
B．因氣體的質(zhì)量不變，容器的體積不變，則無論是否達(dá)到平衡狀態(tài)，都存在混合氣體的密度不隨時(shí)間的變化而變化，不能判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；
C．無論是否達(dá)到平衡狀態(tài)，都存在單位時(shí)間內(nèi)每消耗3molH₂，同時(shí)生成1molH₂O，故C錯(cuò)誤；
D．CO₂的體積分?jǐn)?shù)在混合氣體中保持不變，說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故D正確．
故選：D；
（4）①C（s）+O₂（g）═CO₂（g），△H₁=-437.3kJ?mol^-1
②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g），△H₂=-571.6kJ?mol^-1
③2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g），△H₃=-566.0kJ?mol^-1
由蓋斯定律，①+②×-③×，得C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g），△H=+131.5kJ?mol^-1，
故答案為：+131.5kJ?mol^-1；
（5）CO₂和H₂轉(zhuǎn)化為丁烷，4CO₂+13H₂C₄H₁₀+8H₂O，則==3.25，
CO₂和H₂轉(zhuǎn)化為戊烷，5CO₂+16H₂C₅H₁₂+10H₂O，則==3.2，
故a取值范圍為3.2＜a＜3.25，故答案為：3.2＜a＜3.25；
點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了熱化學(xué)方程式、蓋斯定律、電極反應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)速率以及平衡狀態(tài)的判斷等，難度不大，注意知識(shí)的積累．