Question

全球气候变暖已经成为全世界人类面临的重大问题，温家宝总理在“哥本哈根会议”上承诺到2020年中国减排温室气体40%．
（1）地球上的能源主要源于太阳，绿色植物的光合作用可以大量吸收CO₂以减缓温室效应，主要过程可以描述分为下列三步（用“C5”表示C₅H₁₀O₄，用“C₃”表示C₃H₆O₃）：
Ⅰ、H₂O（l）=2H+（aq）+

1

2

O₂（g）+2e^-△H=+284kJ/mol
Ⅱ、CO₂（g）+C₅（s）+2H⁺（aq）=2C3⁺（s）△H=+396kJ/mol
Ⅲ、12C₃+（s）+12e-=C₆H₁₂O₆（葡萄糖、s）+6C₅（s）+3O₂（g）△H=-1200kJ/mol
写出绿色植物利用水和二氧化碳合成葡萄糖并放出氧气的热化学方程式

 

．
（2）如何降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用CO2？目前工业上有一种方法是用CO₂来生产燃料甲醇．为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1L的恒容密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定条件下发生反应：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol
测得CO₂和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图所示．
①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H₂）=

 

mol/（L?min）；
②气的转化率=

 

；
③该反应的平衡常数表达式为K=

 

；
④下列措施中能使平衡体系中n（CH₃OH）/n（CO₂）增大的是

 

．
A．升高温度  　　　　　　　　　　　 
B．充入He（g），使体系压强增大
C．将H₂O（g）从体系中分离出去         
D．再充入1mol CO₂和3mol H₂
⑤当反应达到平衡时，H₂的物质的量浓度为c₁，然后向容器中再加入一定量H₂，待反应再一次达到平衡后，H₂的物质的量浓度为c₂．则c₁

 

c₂的关系（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,用盖斯定律进行有关反应热的计算

专题：

分析：1）依据盖斯定律和热化学方程式计算得到所需的热化学方程式，利用热化学方程式的加减消去不需要的物质，注意加减时焓变随之变化；
（2）①根据v=

△c

△t

计算；
②根据氢气的平衡浓度判断转化的物质的量，进而可计算转化率；
③根据平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积；
④要使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，应使平衡向正反应方向移动；
⑤恒容密闭容器、反应后整个体系的压强比之前来说减小了，加入氢气虽然正向移动，但是CO₂（g）浓度较小、CH₃OH（g） 浓度增大、H₂O（g）浓度增大，且平衡常数不变．

解答： 解：（1）依据盖斯定律由题干所给的热化学方程式，结合盖斯定律计算（①+②）×6+③得到绿色植物利用水和二氧化碳合成葡萄糖并放出氧气的热化学方程式，
6CO₂（g）+6H₂O（g）=C₆H₁₂O₆（葡萄糖、s）+6O₂（g）△H=[（+284KJ/mol）+（+396KJ/mol）]×6+（-1200KJ/mol）=+2880KJ/mol；
则△H=[（+284KJ/mol）+（+396KJ/mol）]×6+（-1200KJ/mol）=+2880KJ/mol，即6CO₂（g）+6H₂O（l）=C₆H₁₂O₆（s）+6O₂（g）△H=+2880 kJ?mol^-1，
故答案为：6CO₂（g）+6H₂O（l）=C₆H₁₂O₆（s）+6O₂（g）△H=+2880 kJ?mol^-1；
（2）①利用三段式解题法计算
              CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），
开始（mol/L）：1        3        0          0
变化（mol/L）：0.75     2.25     0.75       0.75
平衡（mol/L）：0.25     0.75     0.75       0.75
从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H₂）=

2.25mol/L

10min

=0.225 mol?L^-1?min^-1，
故答案为：0.225；
②氢气的转化率=

2.25

3

×100%=75%，
故答案为：75%；
③平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，则反应CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）的平衡常数K=

c(CH3OH)c(H2O)

c(CO2)c3(H2)

，
故答案为：

c(CH3OH)c(H2O)

c(CO2)c3(H2)

；
④要使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，应使平衡向正反应方向移动，
A．因正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，则比值减小，故A错误；
B．充入He（g），使体系压强增大，但对反应物质来说，浓度没有变化，平衡不移动，比值不变，故B错误；
C．将H₂O（g）从体系中分离，平衡向正反应方法移动，比值增大，故C正确；
D．再充入1mol CO₂和3mol H₂，增大反应物浓度，平衡向正反应方向移动，则比值增大，故D正确．
故答案为：CD；
⑤若是恒容密闭容器、反应后整个体系的压强比之前来说减小了，加入氢气虽然正向移动，平衡移动的结果是减弱这种改变，而不能消除这种改变，即虽然平衡正向移动，氢气的物质的量在增加后的基础上减小，但是CO₂（g）浓度较小、CH₃OH（g） 浓度增大、H₂O（g）浓度增大，且平衡常数不变达到平衡时H₂的物质的量浓度与加氢气之前相比一定增大，故c₁＜c₂，
故答案为：＜．

点评：本题考查较为综合，涉及热化学、电化学以及化学平衡计算以及平衡移动等问题，题目难度较大，注意根据图象计算各物质的平衡浓度为解答该题的关键．