Question

【題目】今年6月20日,2016年全球最受關注的十大化學成果發布,其中有兩項與空氣中的二氧化碳處理利用技術有關。其一為美國伊利諾斯大學芝加哥分校和阿貢國家實驗室科學家聯合設計的新型太陽能電池,可直接把大氣中的二氧化碳轉化為合成氣(CO和H2)該設計同時具有環保和經濟價值,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）下圖裝置可實現二氧化碳到一氧化碳的轉化

①電源的正極為______(“A”或“B")。

②陰極發生反應的電極方程式為:___________.

（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)的熱化學方程式__________。

②在398K，1L的恒容容器中充入0.1molCO和0.2molH2,發生反應CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g),反應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

5min內該反應的平均速率用CO可表示為______,該溫度下的平衡常數是_____。達到平衡后，向該容器中通入0.05mol的氣態CH3OH,再次達到平衡時,CH3OH的體積分數比原平衡時_____( 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 0.006mol·L-1·min-1 2.25×104 大

【解析】（1）本題考查材料，制造太陽能電池的材料是晶體硅，故選項C正確；（2）本題考查電解原理和電極反應式的書寫，①根據題中信息，CO2轉化成CO，化合價降低，根據電解原理，左端碳棒為陰極，即電源的A為負極，B為正極；②根據裝置圖，CO2→CO，電極反應式為 CO2＋H2O＋2e－=CO＋2OH－；（3）本題考查熱化學反應方程式的計算、化學反應速率的計算、化學平衡的計算，①CO(g)＋1/2O2(g) =CO2(g) △H=－283.0kJ·mol－1①，H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(l) △H=－285.8kJ·mol－1②，CH3OH(l)＋3/2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) △H=－726.5kJ·mol－1③，①＋2×②－③的得出：CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l) △H=-128.1kJ·mol-1；②CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(g)

起始：0.1 0.2 0

變化：x 2x x

平衡：0.1－x 0.2－2x x 溫度相同，體積相同，壓強之比等于物質的量之比，因此有0.3/（0.3－2x）=10/8，解得x=0.03mol，根據化學反應速率的表達式，v(CO)=0.03/(5×1)mol/(L·min)=0.006 mol/(L·min)，同理，0.3/（0.3－2x）=10/4，解得x=0.09，則達到平衡時n(CO)=0.01mol，n(H2)=0.02mol，n(CH3OH)=0.09，體積為1L，根據化學平衡常數的表達式，則K=0.09/(0.01×0.022)= 2.25×104，再通入0.05molCH3OH，相當于在原來基礎增大壓強，則甲醇的體積分數比原平衡時大。