Question

【題目】碳元素的單質及其化合物與人類的生產、生活、科研息息相關。請回答下列問題：

(1) 綠色植物的光合作用吸收CO2釋放O2的過程可以描述為以下兩步：

2CO2(g)+2H2O(l)+2C5H10O4(s) = 4(C3H6O3)+(s)+O2(g)+4e- △H=+1360 kJ·mol-1

12(C3H6O3)+(s)+12e- = C6H12O6(s，葡萄糖)+6C5H10O4(s)+3O2(g) △H=-1200 kJ·mol-1

則綠色植物利用二氧化碳和水合成葡萄糖并放出氧氣的熱化學方程式為： ，

(2) 工業上利用水煤氣合成甲醇的主要反應可表示為：

H2(g)+1/2CO(g)1/2CH3OH(g) △H=-45.4kJ·mol-1。

向容積為1L的密閉容器中加入0.10 mol H2和0.05mol CO，在一定溫度下發生上述反應，10min后反應達到平衡狀態，測得放出熱量3.632kJ。

①該溫度條件下，上述反應的化學平衡常數K= 。

②若容器容積不變，下列措施可增加CH3OH產率的是 (填寫序號)。

A．升高溫度 B．將CH3OH(g)從體系中分離

C．充入He，使體系總壓強增大 D．再充入O.10 mol H2和0.05mol CO

③若該反應達到平衡后，保持其它條件不變，若只把容器的體積縮小一半，則平衡向 (填“逆向”、“正向”或“不”)移動，化學平衡常數K (填“增大”、“減小”或“不變”)。

(3) 已知反應：2CO(g)+O2(g) = 2CO2(g) △H<0，根據原電池原理該反應能否設計成燃料電池。若能，請寫出當電解質溶液為KOH溶液時的負極反應式(若不能，該空可不作答)： 。

Answer 1

【答案】(1) 2CO2(g)+2H2O(l) = C6H12O6(s，葡萄糖)+6O2(g) △H= +2880 kJ·mol-1

(2)①100（mol·L-1）-1或L·mol-1②BD③正向；不變

(3)CO-2e-+4OH－=CO32-+2H2O

【解析】

試題解析：(1)根據蓋斯定律：第一個方程式×3+第二個方程式：結果為2CO2(g)+2H2O(l) = C6H12O6(s，葡萄糖)+6O2(g) △H= +2880 kJ·mol-1；(2)1摩爾氫氣放熱45.4 kJ；放熱3.632kJ,消耗氫氣為0.08摩爾；容器的體積為1升；

H2(g)+1/2CO(g) 1/2CH3OH(g) △H=-45.4kJ·mol-1。

起始 0.1 0.05 0

變化0.08 0.04 0.04

平衡 0.02 0.01 0.04

根據平衡常數計算公式:K=0.04/(0.01×0.02)= 100（ mol·L-1）； ②A．升高溫度, 平衡左移，CH3OH(g)的量減小；錯誤； B．將CH3OH(g)從體系中分離，平衡右移，CH3OH(g)產率增大，正確； C．充入He，平衡不動，CH3OH(g)產率不變，錯誤；D．再充入O.10 mol H2和0.05mol CO相當于加壓，平衡右移，CH3OH(g)產率增大；正確；答案BD；(3)氧化還原都能設計成原電池，負極發生氧化反應：CO失電子，被氧化為二氧化碳，在堿性環境中生成碳酸根離子；CO-2e-+4OH－ = CO32- + 2H2O