問題詳情:
隨着人類對温室效應和資源短缺等問題的重視,如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發利用CO2,引起了各國的普遍重視。
(1)目前工業上有一種方法是用CO2來生產燃料*醇。為探究反應原理,現進行如下實驗,在體積為1 L的密閉容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,一定條件下發生反應:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0 kJ·mol-1
測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示。
①從反應開始到平衡,*氣的平均反應速率v(H2)=__________ mol·L-1· min-1;
②該反應的平衡常數表達式為___________________________________________________;
③下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是__________(填字母)。
A.升高温度
B.充入He(g),使體系壓強增大
C.將H2O(g)從體系中分離
D.再充入1 mol CO2和3 mol H2
(2)在載人航天器的生態系統中,不僅要求分離去除CO2,還要求提供充足的O2。某種電化學裝置可實現如下轉化:2CO2===2CO+O2,CO可用作燃料。
已知該反應的陽極反應為4OH--4e-===O2↑+2H2O
則*極反應式為_____________________________________________________________。
有人提出,可以設計反應2CO===2C+O2(ΔH>0、ΔS<0)來消除CO的污染。請你判斷是否可行並説出理由:
________________________________________________________________________。
【回答】
【*】(1)①0.225
②K=
③CD
(2)2CO2+4e-+2H2O===2CO+4OH-
不可行,該反應是一個焓增、熵減的反應,任何情況下不能自發進行
【解析】(1)①從反應開始到平衡,10 min內*醇的濃度增加0.75 mol·L-1,則*氣的濃度減少0.75 mol·L-1×3=2.25 mol·L-1,所以*氣的平均反應速率v(H2)==0.225 mol·L-1· min-1;
②根據平衡常數的定義,該反應的平衡常數表達式為K=;
③A項,温度升高,平衡逆向移動,*醇的物質的量減少,二氧化碳的物質的量增大,則n(CH3OH)/n(CO2)減小,錯誤;B項,充入He(g),使體系壓強增大,但容器的體積不變,所以各物質的濃度不變,平衡不移動比值不變,錯誤;C項,將H2O(g)從體系中分離,則平衡正向移動,*醇的物質的量增大,二氧化碳的物質的量減少,所以n(CH3OH)/n(CO2)增大,正確;D項,再充入1 mol CO2和3 mol H2,則反應物濃度增大,平衡在原平衡的基礎上正向移動,所以*醇的物質的量增大,而二氧化碳的濃度減小,所以n(CH3OH)/n(CO2)增大,正確。
(2)用總反應方程式減去陽極反應可得*極反應式,為2CO2+4e-+2H2O===2CO+4OH-;不能設計反應2CO===2C+O2(ΔH>0、ΔS<0)來消除CO的污染,因為該反應ΔH>0、ΔS<0,焓增、熵減任何情況下都不自發。
知識點:化學反應速率 化學平衡
題型:綜合題