Question

目前，“低碳经济”备受关注，CO₂的产生及有效开发利用成为科学家研究的重要课题。

（1）一定条下：C(s)+2H₂O(g)CO₂(g)+2H₂(g)已知：C和H₂的燃烧热分别为393.5KJ/mol和285.8KJ/mol，且H₂O（1）=H₂O(g)   △H=+44.0KJ/mol.则该反应的△H=           。在一定的条件下，将C(s)和H₂O(g)分别加入甲、乙两个密闭容器，发生此反应，其相关数据如下表所示：

容器	容积/L	温度/℃	起始量/mol	平衡量/mol
C(s)	H2O(g)	H2(g)
甲	2	T1	2	4	3.2
乙	1	T2	1	2	1.2

①T₁        T₂(填“>”、“=”或“<”).

②若乙容器中达到平衡所需时间为3min，则当反应进行到1.5mol时，H₂O(g)的物质的量的浓度         (填选项字母)。

A．=0.8mol/L    B．=1.4mol/L    C．< 1.4mol/L    D．> 1.4mol/L

③T₂℃下，乙容器中若起始充入a molCO₂和b molH₂，反应达到平衡时，测得CO₂的转化率大于H₂的转化率，则a/b的值需满足的条件为               。

（2）用二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向。将CO₂转化为甲醇的热化学方程式为CO₂(g)+3H₂(g) CH₃OH(g)+H₂O(g) △H₁ 取五份等体体积CO₂和H₂的混合气体(物质的量之比均为1：3)，分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ(CH₃OH) 与反应温度T的关系曲线如图1所示，则上述CO₂转化为甲醇反应的H₁          0(填“＞”、“＜”或“＝”)。

②在容积为1L的恒温密闭容器中充入1 mol CO₂和3 mol H₂，进行上述反应。测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如下图2所示。若在上述平衡体系中再充0.5 mol CO₂和1.5 mol H₂O(g)(保持温度不变)，则此平衡将         移动(填“向正反应方向”、“不”或“逆反应方向”)

（3）CO₂在一定的条件下，还可以转化为甲醚(CH₃OCH₃)。某研究小组将两个甲醚燃料电池串联后作为电源，电解饱和食盐水，装置如图3所示。

①请写出该甲醚燃料电池负极的电极反应式            。

②若U形管中氯化钠溶液的体积为600mL。闭合K后，若每个电池甲醚用量均为0.0112L(已折算到标准状况)，且反应完全，假设产生的气体全部逸出，电解后溶液混合均匀，则电解后U形管中溶液的pH为    。

（4）常温下，用NaOH溶液吸收CO₂得到pH=11的Na₂CO₃溶液，吸收过程中水的电离平衡将   移动(填“正向”、“不”、“逆向”)；使计算溶液中=        。(已知常温下，H₂CO₃的电离平衡常数为K₁=4.4×10^-2，K₂=4.7×10^-11)

Answer

（1）∆H = +90.1kJ/mol；① >；②C；③ 0 < a/b < 1/2；（2）① <；②不；（3）①CH3OCH3-12e-+16OH‾＝2CO32‾+11H2O；②13；（4）正向；4.7；

【解析】

试题分析：（1）根据题意写出相应的热化学方程式：

C(s)+O2(g)=CO2(g) ∆H1= －393.5 kJ/mol

2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ∆H2= －571.6 kJ/mol

H2O(l)=H2O(g) ∆H3 = + 44.0 kJ/mol

则C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g)的∆H＝∆H1－∆H2－2∆H3＝+ 90.1 kJ/mol，故答案为：+ 90.1kJ/mol；

①分别计算出T1和T2温度下该反应的平衡常数，T1时K1＝12.8，T2时K2＝1.35对于吸热反应，温度越高，平衡常数数值越大，故T1＞T2，故答案为：＞；

②3min内水的浓度变化量=氢气的浓度变化量==0.6mol/L，随反应进行，物质的浓度降低，反应速率较短，故前1.5min水的浓度变化量大于后1.5min水的浓度变化量，故反应进行到1.5min时，H2O(g)的物质的量浓度小于-0.6mol/L=1.4mol/L，故答案为：C；

③若CO2与H2的物质的量之比等于化学计量数之比1：2，则二者转化率相等，CO2的转化率大于H2的转化率，则CO2与H2的物质的量之比小于1：2，即＜，故答案为：0＜＜；

（2）①分析图像可知，在最高点之前，反应尚未达到平衡，随温度升高，反应速率加快，相同时间内生成的甲醇的量增加，甲醇的体积分数增大；最高点之后，反应已达平衡，温度升高，甲醇的体积分数减小，可知平衡逆向移动，所以正反应放热，故答案为：＜；

② 由图像计算出此反应的平衡常数，再充0.5 mol CO2和1.5 mol H2O(g)后，，所以平衡不移动，故答案为：不；

（3）①在碱性溶液中，CH3OCH3碱性燃料电池中，负极CH3OCH3失电子被氧化，反应式为：CH3OCH3-12e-+16OH‾＝2CO32‾+11H2O，故答案为：CH3OCH3-12e-+16OH‾＝2CO32‾+11H2O；

②根据CH3OCH3-12e-+16OH‾＝2CO32‾+11H2O得，关系式

CH3OCH3 ～ 12e- ～ 6Cl2 ～ 12OH-

1 mol 12mol

=0.005mol n(OH-)

所以n(OH-)=0.06mol

所以c(OH-)==0.1mol/L，所以c(H+)==10-13，所以，pH=13，故答案为：13；

（4）NaOH电离出的OH‾抑制水的电离，Na2CO3电离出的CO32‾水解促进水的电离。

根据CO32‾+H2OHCO3‾+OH‾，， ，故答案为：正向；4.7；

考点：考查了电解池和原电池的工作原理的相关知识。