Question

合理利用资源，加强环境保护，降低碳排放，实施低碳经济是今后经济生活主流。回答下列问题：

(1)下列措施不利于有效减少二氧化碳的是_______（填字母）。

a．植树造林，保护森林，保护植被

b．加大对煤和石油的开采，并鼓励使用液化石油气

c．大力发展风能、水力、潮汐能发电和核电，大力推行太阳能的综合开发

d．推广使用节能灯和节能电器，使用空调时夏季温度不宜设置过低，冬天不宜过高

(2)科学家致力于二氧化碳的“组合转化”技术研究，如将CO₂和H₂以1:4的物质的量之比混合通入反应器，在适当条件下反应可获得一种重要能源。请完成以下化学方程式：

CO₂+4H₂_______+2H₂O

(3)用CO₂合成燃料甲醇(CH₃OH)是碳减排的新方向。现进行如下实验：某温度下在体积为1L的密闭容器中，充入2 mol CO₂和6 mol H₂，发生反应：CO₂(g)+3H₂(g) CH₃OH(g)+H₂O(g)，能判断该反应已达化学平衡的标志是____（填字母）。

a．CO₂百分含量保持不变

b．容器中混合气体的质量保持不变

c．容器中H₂浓度与CO₂浓度之比为3:1

d．CO₂的生成速率与CH₃OH的生成速率相等

现测得CO₂相CH₃OH (g)的浓度随时间变化如图所示。

从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H₂)=________。

(4)以KOH为电解质的甲醇燃料电池总反应为2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂ CO₃+6H₂O。通入甲醇的电极为燃料电池的______（填“正”或“负”）极，正极反应式为________________。

Answer

b CH4 ad 0.375 mol/(L·min) 负 O2+2H2O+4e-=4OH-

【解析】(1) 植树造林能增强光合作用,大量消耗二氧化碳,不符合题意, a错误；加大煤和石油化开采，增加化石燃料的使用,增加了二氧化碳的排放, b正确；积极推进核能、风能、潮汐能建设,大力推行太阳能的综合开发能减少二氧化碳的排放,不符合题意, c错误；推广使用节能灯和节能电器,使用空调时夏季温度不宜设置过低,冬天不宜过高,能减少电的使用,减少煤和石油化石燃料的使用,减少二氧化碳的排放,不符合题意, d错误；正确选项b。

(2)根据质量守恒定律，反应前后原子的总数目保持不变，所以1molCO2 与4molH2恰好完全分反应生成2molH2O外，还得生成1mol CH4；正确答案：CH4。

(3) 在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态；则CO2百分含量保持不变可以说明反应达到平衡状态，a正确；根据质量守恒定律可知容器中混合气体的质量始终保持不变，不能说明达到平衡状态，b错误；平衡时浓度不再发生变化，但各物质的浓度之间不一定相等或满足某种关系，因此容器中H2浓度与CO2浓度之比为3:1不能说明反应达到平衡状态，c错误；CO2生成速率与CH3OH生成速率相等满足反应速率之比是相应的化学计量数之比，且反应速率是相反的，因此可以说明达到平衡状态，d正确；ad选项正确。根据图像可知反应进行到12min时达到平衡状态，此时生成甲醇的浓度是1.5mol/L。所以根据方程式可知消耗氢气的浓度是1.5mol/L×3＝4.5mol/L，所以氢气表示的反应速率为4.5mol/L÷12min＝0.375 mol/（L·min）；正确答案：ad ；0.375 mol/(L·min)。

(4) 甲醇燃料电池，甲醇在负极发生氧化反应，氧气在正极发生还原反应，正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-；正确答案：负；O2+2H2O+4e-=4OH-。