Question

【題目】今年6月20日,2016年全球最受關(guān)注的十大化學(xué)成果發(fā)布,其中有兩項與空氣中的二氧化碳處理利用技術(shù)有關(guān)。其一為美國伊利諾斯大學(xué)芝加哥分校和阿貢國家實驗室科學(xué)家聯(lián)合設(shè)計的新型太陽能電池,可直接把大氣中的二氧化碳轉(zhuǎn)化為合成氣(CO和H2)該設(shè)計同時具有環(huán)保和經(jīng)濟價值,不僅可以減緩二氧化碳的排放,而且可以生成重要的化工原料。

（1）下列材料也可以用于制造太陽能電池的是____________。

A．Ag2O B．Fe3O4 C．Si D．SiO2

（2）下圖裝置可實現(xiàn)二氧化碳到一氧化碳的轉(zhuǎn)化

①電源的正極為______(“A”或“B")。

②陰極發(fā)生反應(yīng)的電極方程式為:___________.

（3）CO 和H2可用于合成甲醇。

①已知CO、H2、CH3OH（1）的燃燒熱為283.0kJ/mol、285．8kJ/mol、726.5kJ/mol,寫出 由CO和H2制備CH3OH（1）的熱化學(xué)方程式__________。

②在398K，1L的恒容容器中充入0.1molCO和0.2molH2,發(fā)生反應(yīng)CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),反應(yīng)過程中氣體的壓強如下表所示(atm為標準大氣壓)。

時間(min)	0	1	5	10	30	50
壓強(atm)	10	9.3	8.0	7.2	4	4

該溫度下的平衡常數(shù)是_____。達到平衡后，向該容器中通入0.05mol的氣態(tài)CH3OH,再次達到平衡時,CH3OH的體積分數(shù)比原平衡時_____( 填“大”或“小”)。

Answer 1

【答案】C B CO2+ H2O+2e-=CO+2OH- CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l) △H=-128.1kJ·mol-1 2.25×104 大

【解析】

（1）所列材料中硅是非常重要的半導(dǎo)體材料，可以用于制造太陽能電池，選C。

（2）由圖中信息可知，該裝置為電解池，與A相連的電極上發(fā)生二氧化碳到一氧化碳的轉(zhuǎn)化，二氧化碳被還原，所以該電極是電解池的陰極， A為電源負極。①電源的正極為B。②因為電解質(zhì)溶液是呈堿性的碳酸鉀溶液，所以陰極發(fā)生反應(yīng)的電極方程式為: CO2+ H2O+2e-=CO+2OH-.

（3）①已知CO、H2、CH3OH（1）的燃燒熱為283.0kJ/mol、285．8kJ/mol、726.5kJ/mol,則有(a)CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H=-283.0kJ/mol、(b)H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H=-285.8kJ/mol、(c)CH3OH（1）+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-726.5kJ/mol，由a+2b-c得，CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l) ，所以△H=（-283.0kJ/mol）+2（-285.8kJ/mol）-（-726.5kJ/mol）-128.1kJ·mol-1。所以由CO和H2制備CH3OH（1）的熱化學(xué)方程式為CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l) △H=-128.1kJ·mol-1。

②在398K，1L的恒容容器中充入0.1molCO和0.2molH2,發(fā)生反應(yīng)CO(g)+2H2(g) CH3OH(g), 由表中數(shù)據(jù)可知，該反應(yīng)在30min時達到平衡，平衡時的壓強是反應(yīng)前的40%，所以反應(yīng)混合物的總物質(zhì)的量也是反應(yīng)前的40%.設(shè)反應(yīng)中CO的變化量為x，則H2和CH3OH的變化量分別為2x和x，則（0.1mol-x）+(0.2mol-2x)+x=(0.1mol+0.2mol)，解之得，x=0.09mol，則CO、H2、CH3OH的平衡濃度分別為0.01 mol/L、0.02 mol/L、0.09mol/L，所以該溫度下的平衡常數(shù)K=2.25×104。達到平衡后，向該容器中通入0.05mol的氣態(tài)CH3OH，再次達到平衡時，根據(jù)平衡移動原理可以判斷，CH3OH的體積分數(shù)比原平衡時大。