Question

【題目】碳元素及其化合物與人類的生活、生產(chǎn)息息相關(guān)，請(qǐng)回答下列問題：

（1）綠色植物的光合作用吸收 CO2 釋放O2 的過程可以描述為以下兩步： 2CO2(g)+2H2O(l)+2C5H10O4(s) = 4(C3H6O3)(s)+O2(g)+4e- △H=+1360 kJ·mol-1

12(C3H6O3)(s)+12e- = C6H12O6(s，葡萄糖)+6C5H10O4(s)+3O2(g) △H=-1200 kJ·mol-1

則綠色植物利用二氧化碳和水合成葡萄糖并放出氧氣的熱化學(xué)方程式為：___________。

（2）工業(yè)煉鐵時(shí)有如下副反應(yīng)：Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) △H>0。某溫度時(shí)，把 Fe 和CO2 放入體積固定的容器中，CO2 的起始濃度為 2.0 molL-1，達(dá)到平衡后，CO 的濃度為 1.0 molL-1，則該溫度下，該反應(yīng)的平衡常數(shù) K=_________。如果平衡后通入一定量的 CO，建立新平衡后，CO2 的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)將________。（填編號(hào)）

A．增大 B．減少 C．不變 D.無法判定

（3）利用 H2 和 CO2 在一定條件下可以合成乙烯：6H2（g）＋2CO2（g） CH2＝CH2（g）＋4H2O（g）。在體積為 1L 的恒容容器中，投料為 3mol H2 和 1mol CO2 時(shí)，不同溫度對(duì) CO2 的平衡轉(zhuǎn)化率及催化劑的催化效率的影響如下圖所示。

下列有關(guān)說法不正確．的是______（填序號(hào)）。

A.平衡常數(shù)大小：M＞N

B.反應(yīng)物活化分子百分?jǐn)?shù)大�。�M＞N

C.其他條件不變，若不使用催化劑，則 250℃時(shí) CO2 的平衡轉(zhuǎn)化率可能位于點(diǎn)M1

D.其他條件不變，若投料改為 4mol H2 和 1mol CO2 時(shí)，則 250℃時(shí) CO2 的平衡轉(zhuǎn)化率可能位于點(diǎn)M2

（4）將 CO2 與 H2 按物質(zhì)的量之比為 1:3 通入恒溫恒容密閉容器中，控制條件，使其發(fā)生反應(yīng)： CO2 (g)+3H 2(g) CH3 OH(g)+H2 O(g) △H = -49.2kJ·mol-1，得到甲醇的體積分?jǐn)?shù)與時(shí)間的關(guān)系如上圖所示。保持其它條件不變，t1 時(shí)再向容器中加入一定量物質(zhì)的量之比為 1:3 的 CO2 與 H2 混合氣，t2 時(shí)再次達(dá)到平衡，請(qǐng)?jiān)谏蠄D畫出 t1～t3 時(shí)間內(nèi)甲醇體積分?jǐn)?shù)隨時(shí)間的變化曲線。 ___________

（5）以多孔石墨為陽(yáng)極，以 NaCl 和 NaOH 的混合溶液作電解液，用電解法由甲烷制取甲醇。寫 出 陽(yáng) 極 的 電 極 反 應(yīng) 式 ：_________。

（6）25℃時(shí)，將 a molL-1 的 CH3COOH 溶液與 b molL-1 的 NaOH 溶液等體積混合，溶液恰好呈中性， 則電離平衡常數(shù)Ka（CH3COOH）=__________。

Answer 1

【答案】6CO2（g）+6H2O（l）=C6H12O6（s,葡萄糖）+6O2（g） △H=+2880 kJ·mol-1 1.0 C B、C CH4-2e-+2OH-=CH3OH+H2O b×10-7/(a-b)

【解析】

（1）利用蓋斯定律求算用二氧化碳和水合成葡萄糖并放出氧氣的熱化學(xué)方程式；

（2）通過“三行式”法計(jì)算平衡常數(shù)；

（3）依據(jù)在體積為 1L 的恒容容器中6H2（g）＋2CO2（g） CH2＝CH2（g）＋4H2O（g）及圖象曲線變化分析各選項(xiàng)的正確性；

（4）由于CO2 (g)+3H 2(g) CH3 OH(g)+H2O(g)是在恒容的容器中進(jìn)行且氣體體積減小的可逆反應(yīng)，所以再向容器中加入一定量物質(zhì)的量之比為 1:3 的 CO2 與 H2 混合氣，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡向正向移動(dòng)；

（5）以多孔石墨為陽(yáng)極，以 NaCl 和 NaOH 的混合溶液作電解液，用電解法由甲烷制取甲醇，在陽(yáng)極CH4失去電子，在堿性條件下生成CH3OH；

（6）向amol/L CH3COOH溶液中滴加等體積的bmol/L氫氧化鈉溶液恰好使溶液呈中性,所以c(H+)=c(OH-)=mol/L,根據(jù)溶液中電荷守恒c(Na+)c(H+)=c(OH-)c(CH3COO-),因?yàn)榈润w積混合所以此時(shí)溶液中c(Na+)c(CH3COO-)=b/2mol/L,c(CH3COOH)=(a-b)/2mol/L,反應(yīng)后溶液中CH3COOH的電離常數(shù)k=c(H+)c(CH3COO-)/c(CH3COOH)。

（1）①2CO2(g)+2H2O(l)+2C5H10O4(s) = 4(C3H6O3)(s)+O2(g)+4e- △H=+1360 kJ·mol-1

②12(C3H6O3)(s)+12e- = C6H12O6(s，葡萄糖)+6C5H10O4(s)+3O2(g) △H=-1200 kJ·mol-1 ，依蓋斯定律3①②得6CO2（g）+6H2O（l=C6H12O6（s,葡萄糖）+6O2（g）△H=+2880 kJ·mol-1；

本題答案為：6CO2（g）+6H2O（l=C6H12O6（s,葡萄糖）+6O2（g）△H=+2880 kJ·mol-1 。

(2)設(shè)CO2 的變化濃度為xmol/L, 則有：

Fe(s)+ CO2(g)FeO(s) +CO(g)

起始 2 0

變化 x x

平衡 2-x x

由題可知：x= 1.0 molL-1,所以平衡常數(shù)K=c(CO)/c(CO2)==1.0；其他條件不變，由于該反應(yīng)是前后氣體物質(zhì)的量不變的反應(yīng)，通入CO建立新平衡后，CO2 的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)不變；

本題答案為：1.0 ，C。

（3）A.由圖象可以看出，溫度升高CO2的轉(zhuǎn)化率減小，說明升高溫度平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，故A正確；

B.溫度越高分子的能量越大，活化分子百分?jǐn)?shù)越大，故B錯(cuò)誤；

C.用催化劑只能改變化學(xué)反應(yīng)速率，不能使平衡移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；

D.其他條件不變，增大H2的通入量，CO2的轉(zhuǎn)化率增大，故D正確；

本題答案為：BC。

（4）由于反應(yīng)CO2 (g)+3H 2(g) CH3 OH(g)+H2 O(g)，是在恒容的容器中進(jìn)行且氣體體積減小的可逆反應(yīng)，所以再向容器中加入一定量物質(zhì)的量之比為 1:3 的 CO2 與 H2 混合氣，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡向正向移動(dòng)，甲醇的體積分?jǐn)?shù)增加；故圖像應(yīng)為：

本題答案為：。

（5）以多孔石墨為陽(yáng)極，以 NaCl 和 NaOH 的混合溶液作電解液，用電解法由甲烷制取甲醇，在陽(yáng)極CH4失去電子，在堿性條件下生成CH3OH；電極反應(yīng)式為：CH4-2e-+2OH-=CH3OH+H2O；

本題答案為：CH4-2e-+2OH-=CH3OH+H2O。

（6）向amol/L CH3COOH溶液中滴加等體積的bmol/L氫氧化鈉溶液恰好使溶液呈中性,所以c(H+)=c(OH-)=mol/L,根據(jù)溶液中電荷守恒c(Na+)c(H+)=c(OH-)c(CH3COO-),因?yàn)榈润w積混合，此時(shí)溶液中c(Na+)c(CH3COO-)=b/2mol/L,c(CH3COOH)=(a-b)/2mol/L,反應(yīng)后溶液中CH3COOH的電離常數(shù)k=c(H+)c(CH3COO-)/c(CH3COOH)=（mol/Lb/2mol/L）÷(a-b)/2mol/L= [b×10-7/(a-b)] mol/L，電離常數(shù)只和溫度有關(guān)所以Ka=K=[b×10-7/(a-b)]mol/L；

本題答案為：b×10-7/(a-b)。