Question

（2009?鎮江一模）隨著人類對溫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來生產燃料甲醇．為探究反應原理，現進行如下實驗：在體積為1L的密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定條件下發生反應：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol，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，氫氣的平均反應速率v（H₂）=

0.225

mol/（L?min）．
②該反應的平衡常數表達式為

k=

c(CH3OH)×c(H2O)

c(CO2)×c3(H2)

．
③下列措施中能使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大的是

C、D

．
A．升高溫度                  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1mol CO₂和3mol 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，則陰極反應式為：

2CO₂+4e^-+2H₂O=2 CO+4OH^-

．
有人提出，可以設計反應2CO=2C+O₂（△H＞0、△S＜0）來消除CO的污染．請你判斷是否可行并說出理由：

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

．

Answer 1

分析：（1）①根據v=

△c

△t

結合反應速率之比等于化學計量數之比計算反應速率；
②根據平衡常數等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積計算；
③根據使

n(CH3OH)

n(CO2)

增大應使平衡向正反應方向移動分析；
（2）陰極發生還原反應，CO₂被還原生成CO；根據吉布斯自由能的大小判斷反應能否進行．

解答：解：（1）①v（CO₂）=

1.00mol/L-0.25mol/L

10min

=0.075mol/（L?min），則v（H₂）=3×v（CO₂）=0.225mol/（L?min），
故答案為：0.225；
②平衡常數等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積，即k=

c(CH3OH)×c(H2O)

c(CO2)×c3(H2)

，
故答案為：k=

c(CH3OH)×c(H2O)

c(CO2)×c3(H2)

；
③使

n(CH3OH)

n(CO2)

增大應使平衡向正反應方向移動：
A．該反應正反應為放熱反應，則升高溫度平衡向逆反應方向移動，故A錯誤；
B．充入He氣，參加反應的物質的濃度不變，平衡不移動，故B錯誤；
C．將H₂O（g）從體系中分離，生成物濃度減小，平衡向正反應方向移動，故C正確；
D．再充入1molCO₂和3molH₂，反應物濃度增大，平衡向正反應方向移動，故D正確．
故答案為：CD；
（2）陰極發生還原反應，CO₂被還原生成CO，陰極反應為：2CO₂+4e^-+2H₂O=2 CO+4OH^-；
反應2CO=2C+O₂（△H＞0、△S＜0），則△G=△H-T?△S＞0，反應是一個焓增、熵減的反應，任何情況下不能自發進行，
故答案為：2CO₂+4e^-+2H₂O=2 CO+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．

點評：本題考查較為綜合，涉及反應速率、平衡常數、平衡移動以及電化學等知識，題目難度不大，注意把握影響平衡移動的因素以及平衡移動方向的判斷．