Question

增强环保意识。爱护环境是每个公民的职责。利用碳的氧化物合成甲醇等资源化利用对环境保护具有重要意义。请回答下列问题：

（1）溶于海水的CO₂有4种存在形式．其中HCO₃^-占95%，除上述两种形式外，碳的存在形式还有__________ (填微粒符号) ；利用右图装置进行的实验中，a室的电极反应式为__________。

（2）下列为合成甲醇的有关化学方程式

①2H₂(g) +CO(g) CH₃OH(g)

②H₂(g)+CO₂(g) H₂O(g) +CO(g)

③2H₂(g) + CO₂(g) CH₃OH(g)+H₂O(g)

某温度下，上述三个反应的平衡常数数值分别为2．5，2．0和K₃，则K₃值为__________。

（3）一定条件下，甲醇可同时发生：

A．2CH₃OH(g)=CH₃OCH₃ +H₂O(g)

B．2CH₃OH(g)=C₂H₄(g)+2H₂O(g)．

上述反应过程中能量变化如图所示：

①写出反应速率较大的序号并说明原因__________。

②若在容器中加入催化剂，则E₂-E₁将__________〔填“变大”、“不变”或“变小”〕。

（4）一定温度时，容积相同的甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，按不同方式投入反应物，发生反应2H₂(g) +CO(g) CH₃OH(g) △H=-90 kJ/mol，测得达平衡时的有关数据如下表：

①表中数据存在的关系为：│Q₁│+│Q₂│__________90(填＞、=或＜，下同)。2c₂__________c₃。

②在温度不变、恒容条件下，该反应的平衡常数数值K_p=4．80×10^-2，若甲容器中反应达平衡状态时，p(CH₃OH)=24．0 kPa，则平衡时，混合气体中CH₃OH的物质的量分数为__________ (K_p是用平衡分压代替平衡浓度所得的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。

Answer

（1）H2CO3、CO32-；2H2O -4e-=O2↑ +4H+或4OH- -4e-=2H2O+O2↑；（2）5．0

（3）①A；反应A活化能低，在相同条件下反应速率较大；②不变（4）①=；<；②61．5%

【解析】

试题分析：（1）CO2溶于水生成H2CO3，H2CO3电离出H+和HCO3－，HCO3－继续微弱的电离生成CO32-；海水pH约等于8，显碱性，需要H+中和降低海水的碱性，a室发生阳极反应：2H2O-4e－= O2↑+4H+，OH-浓度减小， 水的电离平衡向右移动，H+浓度增大，H+从a室进入b室，发生反应：HCO3－+H+ = CO2↑+H2O，故答案为：H2CO3、CO32-；2H2O -4e-=O2↑ +4H+；

（2）反应①的平衡常数K1=；反应②的平衡常数K2=；反应③的平衡常数K3====K1×K2=2．5×2．0=5．0，故答案为：5．0。

（3）①反应的活化能越小反应速率越快，在某密闭容器中，充入一定量CH3OH(g)发生上述两个反应中反应A和B相比，反应A的活化能小，反应速率快，故答案为：A；反应A活化能低，在相同条件下反应速率较大；

②加入催化剂改变了反应的途径，降低反应所需的活化能，所以E1和E2的变化是减小，催化剂不改变反应物总能量与生成物总能量之差即反应热不变，E2-E1的大小为反应的焓变，活化能大小对该反应的反应热无影响，故答案为：不变；

（4）①甲和乙恰为2个互逆的过程，平衡时│Q1│+│Q2│=90，丙与乙向比较，相当于增大压强，增大压强，平衡向不利于甲醇的分解，平衡向正反应方向移动，因此2c2＜c3，故答案为：=；<；

②起始反应物投入量2mol H2、l mol CO，设开始时氢气压强为2P，CO压强为P，

由 2H2(g) + CO(g)CH3OH(g)

开始(kPa) 2P P 0

转化(kPa) 48 24 24

平衡(kPa) 2P-48 P-24 24

Kp==4．80×10-2，解得P=29．0kPa，则平衡混合气体中CH3OH的物质的量分数为=×100%=61．5%，故答案为：61．5%。

考点：考查了电解原理、化学平衡的计算的相关知识。