隨着人類對温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...

問題詳情：

隨着人類對温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*醇。為探究反應原理，現進行如下實驗，在體積為1 L的密閉容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，一定條件下發生反應：

CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－49.0 kJ·mol－1

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，*氣的平均反應速率v(H2)＝__________ mol·L－1· min－1；

②該反應的平衡常數表達式為___________________________________________________；

③下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是__________(填字母)。

A．升高温度

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1 mol CO2和3 mol 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*極反應式為_____________________________________________________________。

有人提出，可以設計反應2CO===2C＋O2(ΔH＞0、ΔS＜0)來消除CO的污染。請你判斷是否可行並説出理由：

________________________________________________________________________。

【回答】

【*】(1)①0.225

②K＝

③CD

(2)2CO2＋4e－＋2H2O===2CO＋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

【解析】(1)①從反應開始到平衡，10 min內*醇的濃度增加0.75 mol·L－1，則*氣的濃度減少0.75 mol·L－1×3＝2.25  mol·L－1，所以*氣的平均反應速率v(H2)＝＝0.225  mol·L－1· min－1；

②根據平衡常數的定義，該反應的平衡常數表達式為K＝；

③A項，温度升高，平衡逆向移動，*醇的物質的量減少，二氧化碳的物質的量增大，則n(CH3OH)/n(CO2)減小，錯誤；B項，充入He(g)，使體系壓強增大，但容器的體積不變，所以各物質的濃度不變，平衡不移動比值不變，錯誤；C項，將H2O(g)從體系中分離，則平衡正向移動，*醇的物質的量增大，二氧化碳的物質的量減少，所以n(CH3OH)/n(CO2)增大，正確；D項，再充入1 mol CO2和3  mol H2，則反應物濃度增大，平衡在原平衡的基礎上正向移動，所以*醇的物質的量增大，而二氧化碳的濃度減小，所以n(CH3OH)/n(CO2)增大，正確。

(2)用總反應方程式減去陽極反應可得*極反應式，為2CO2＋4e－＋2H2O===2CO＋4OH－；不能設計反應2CO===2C＋O2(ΔH＞0、ΔS＜0)來消除CO的污染，因為該反應ΔH＞0、ΔS＜0，焓增、熵減任何情況下都不自發。

知識點：化學反應速率 化學平衡

題型：綜合題