Question

【題目】研究和深度開發(fā)CO、CO2的應(yīng)用對構(gòu)建生態(tài)文明社會具有重要的意義。

（1）CO2和H2可直接合成甲醇，向一密閉容器中充入CO2和H2，發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH

①保持溫度、體積一定，能說明上述反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是____。

A．容器內(nèi)壓強不變 B．3v正(CH3OH)= v正(H2)

C．容器內(nèi)氣體的密度不變 D．CO2與H2O的物質(zhì)的量之比保持不變

②測得不同溫度時CH3OH的物質(zhì)的量隨時間的變化如圖1所示，則ΔH____0（填“>”或“<”）。

（2）工業(yè)生產(chǎn)中需對空氣中的CO進行監(jiān)測。

①PdCl2溶液可以檢驗空氣中少量的CO。當(dāng)空氣中含CO時，溶液中會產(chǎn)生黑色的Pd沉淀。若反應(yīng)中有0.02 mol電子轉(zhuǎn)移，則生成Pd沉淀的質(zhì)量為______。

②使用電化學(xué)一氧化碳氣體傳感器定量檢測空氣中CO含量，其模型如圖2所示。這種傳感器利用了原電池原理，則該電池的負極反應(yīng)式為______。

（3）某催化劑可將CO2和CH4轉(zhuǎn)化成乙酸。催化劑的催化效率和乙酸的生成速率隨溫度的變化關(guān)系如圖3所示。乙酸的生成速率主要取決于溫度影響的范圍是______。

（4）常溫下，將一定量的CO2通入石灰乳中充分反應(yīng)，達平衡后，溶液的pH為11，則c()=____。（已知：Ksp[Ca(OH)2]=5.6×106，Ksp(CaCO3) =2.8×109）

（5）將燃煤產(chǎn)生的二氧化碳回收利用，可達到低碳排放的目的。圖4是通過光電轉(zhuǎn)化原理以廉價原料制備新產(chǎn)品的示意圖。催化劑a、b之間連接導(dǎo)線上電子流動方向是____（填“a→b”或“b→a”）。

Answer 1

【答案】AD ＜ 1.06 g CO+4OH2eCO32-+2H2O 300℃～400℃ 5×1010 mol·L1 a→b

【解析】

（1）①反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不相同，容器內(nèi)壓強不變意味著氣體分子數(shù)不發(fā)生變化，反應(yīng)到達平衡，A正確；

v正(CH3OH)=3v正(H2)，表示的是同一方向反應(yīng)速率，不能說明達到平衡狀態(tài)，B錯誤；

密度等于質(zhì)量除以容器體積，反應(yīng)體系質(zhì)量保持不變，容器體積固定，容器內(nèi)氣體的密度不變，不能說明達到平衡狀態(tài)，C錯誤；

CO2是反應(yīng)物，H2O為生成物，兩者的物質(zhì)的量之比保持不變能夠說明達到平衡狀態(tài)，D正確。

②溫度高先達到平衡，但達平衡后，溫度越高，CH3OH物質(zhì)的量越小，平衡向逆反應(yīng)進行，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即ΔH＜0。

（2）①若空氣中含CO，則溶液中會產(chǎn)生黑色的Pd沉淀。依據(jù)PdCl2～Pd～2e，每轉(zhuǎn)移2 mol電子，生成106 g Pd沉淀，0.02 mol電子轉(zhuǎn)移，生成沉淀的質(zhì)量=0.02 mol×106 g·mol1/2=1.06 g。

②測定一氧化碳氣體含量，使一氧化碳發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成二氧化碳，原電池的負極是失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，堿性介質(zhì)中負極電極反應(yīng)為：CO+4OH2eCO32-+2H2O。

（3）由圖知，乙酸的生成速率在300℃后逐漸增大，催化劑已失去活性，則乙酸的生成速率主要取決于溫度影響的范圍：300 ℃～400 ℃。

（4） 將少量CO2氣體通入石灰乳中充分反應(yīng)，c2(OH)/c()=c2(OH)×c(Ca2+)/c()×c(Ca2+)=

Ksp[Ca(OH)2]/Ksp(CaCO3)，此時c(OH)=1×103 mol·L1，則c()==

mol·L1=5×1010 mol·L1。

（5）由圖可知，左室投入水，生成氧氣與氫離子，催化劑a表面發(fā)生氧化反應(yīng)，為負極，a、b 之間導(dǎo)線上的電子流動方向是a→b。