Question

【题目】研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。

（1）H﹣H、O = O和O﹣H键的键能分别为： a kJ/mol、b kJ/mol和c kJ/mol。CH3OH（g）的燃烧热为△H=—d kJ/mol。则CO2（g）+3H2（g） = CH3OH（g）+ H2O（l） △H= kJmol﹣1。（用含a、b、c、d的代数式表示）

（2）将CO2转化为二甲醚的反应原理为：2CO2（g）+6H2（g）CH3OCH3（g）+3H2O（l）

已知在某压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率如图所示。该反应的△H 0（填“＞”或“＜”）。若温度不变，减小反应投料比，K值将 （填“增大”、“减小”或“不变”）。

（3）某温度下，向体积一定的密闭容器中通入CO2（g）与H2（g）发生反应制备二甲醚，当下列物理量不再发生变化时，能表明上述可逆反应达到化学平衡的是 。（填字母，多选）

A．二氧化碳的浓度 B．容器中的压强

C．气体的密度 D．CH3OCH3与H2O的物质的量之比

（4）以二甲醚、空气、KOH溶液组成的燃料电池为电源，以石墨为电极电解500mL滴有酚酞的NaCl溶液，如图所示，请写出该燃料电池负极反应式 。当燃料电池消耗2.8LO2（标况）时，NaCl溶液的pH= （溶液体积变化忽略）（常温）。

Answer 1

【答案】（1）3a+3/2b-6c+d（2分）

（2）<（1分）不变（1分）（3）ABC（2分）

（4）CH3OCH3－12e-+16OH-＝2CO32-+11H2O（2分）14（2分）

【解析】

试题分析：（1）焓变=反应物的键能—生成物的总键能，则反应CO2（g） + 3H2（g） ＝ CH3OH（g） + H2O（l）的反应热△H ＝ （3a +3/2b - 6c + d） kJ·mol-1。

（2）投料比相同时，升高温度CO2的转化率减小，该反应的ΔH＜0。平衡常数只与温度有关，若温度不变，减小反应投料比[n（H2）/n（CO2）]，K值不变。

（3）A、根据化学平衡定义，反应物浓度不变达到平衡状态，A正确；B、该反应的气体物质的量为变量，所以在体积一定的密闭容器中，压强为变量，容器中的压强不变一定平衡，B正确；C、该反应有水生成，气体质量为变量，气体的密度为变量，密度不变一定平衡，C正确；D、CH3OCH3与H2O都是生成物，CH3OCH3与H2O的物质的量之比始终为1:3，故CH3OCH3与H2O的物质的量之比不变，不一定平衡，D错误，答案选ABC。

（4）原电池中负极失去电子，则二甲醚在负极通入，电极反应式为CH3OCH3－12e- +16OH-＝2CO32- + 11H2O；甲烷燃料电池的正极消耗氧气，燃料电池消耗2.8L O2物质的量=2.8L/22.4L/mol=0.125mol；正极反应为：3O2+12H2O+12e-=12OH-，电子转移为0.5mol；因此电解池产生氢氧化钠是0.5mol，浓度是0.5mol÷0.5L＝1mol/L，因此氯化钠溶液的pH＝14。