Question

2009年12月7日一18日在丹麦首都哥本哈根召开的联合国气候会议，就未来应对气候变化的全球行动签署新的协

2009年12月7日一18日在丹麦首都哥本哈根召开的联合国气候会议，就未来应对气候变化的全球行动签署新的协议．而如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2，引起了全世界的普遍重视．为减小和消除CO2对环境的影响，一方面世界各国都在限制其排放量，另一方面科学家加强了对CO2创新利用的研究．（1）目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇．为探究该反应原理，进行如下实验：某温度下，在容积为2L的密闭容器中，充入1mol CO2和3.25mol H2，在一定条件下发生反应，测得CO2、CH3OH（g）和H2O（g）的物质的量（n）随时间变化如右图所示：①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H2）=______．②下列措施中一定不能使n（CH3OH）/n（CO2）增大的是：______．A．降低温度 B．缩小容器的容积 C．将水蒸气从体系中分离 D．使用更有效的催化剂（2）常温常压下，饱和CO 2水溶液的pH=5.6，c（H2CO3）=1.5×l0-5mol?L-1．若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则H2CO3?HCO3-+H+的电离平衡常数K=______．（已知：10 -5.6=2.5×l0-6）．（3）标准状况下，将1.12LCO2通入100mL 1mol?L-1的NaOH溶液中，所得溶液中离子浓度由大到小的顺序为______；（4）如图是乙醇燃料电池（电解质溶液为KOH溶液）的结构示意图，则a处通入的是______（填“乙醇”或“氧气”），b处电极上发生的电极反应是：______．（5）CO2在自然界循环时可与CaCO3反应，CaCO3是一种难溶物质，其Ksp=2.8×10-9．CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀，现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合，若Na2CO3溶液的浓度为2×10-4mol/L，则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为______．





Answer 1

（1）①反应的方程式为CO₂+3H₂═CH₃OH+H₂O，反应中v（H₂）=3v（CO₂）=

(1?0.25)mol 2L

10min

×3=0.1125mol/（L?min），
故答案为：0.1125mol/（L?min）；
②A、该反应的反应热未知，所以无法判断，故A错误；
B、缩小容器的容积，则压强增大，平衡向体积减小的方向移动，即向正反应方向移动，n（CH₃OH）增大，n（CO₂）减小，n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故B错误；
C、将水蒸气从体系中分离，平衡向正反应方向移动，n（CH₃OH）增大，n（CO₂）减小，n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故C错误；
D、使用更有效的催化剂，缩短到达平衡的时间，平衡不移动，n（CH₃OH）/n（CO₂）不变，故D正确．
故答案为：D；
（2）K（H₂CO₃）=

c(HCO ? 3 )c(H+)

c(H2CO3)

=

10?5.6×10?5.6

1.5×10?5

=4.2×10^-7，故答案为：4.2×10^-7；
（3）1.12LCO₂通入100mL1mol/L的NaOH溶液反应后生成0.05molNa₂CO₃，CO₃^2-水解，溶液呈碱性，溶液呈碱性，则c（OH^-）＞c（H⁺），
盐水解程度较小，则c（CO₃^2-）＞c（OH^-），水中OH^-来源于CO₃^2-水解及水的电离，则（OH^-）＞c（HCO₃^-），水的电离程度很小c（HCO₃^-）＞c（H⁺），
故为c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺），
故答案为：c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）；
（4）在碱性电解质溶液中通入乙醇，乙醇应为原电池的负极，发生氧化反应，乙醇被氧化为CO₃^2-离子，氧气在正极通入，被还原为OH^-，正极反应为O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，
故答案为：乙醇；O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
（5）等体积的CaCl₂溶液与Na₂CO₃溶液混合时，碳酸钠溶液的浓度变为1×10^-4mol/L，根据溶度积常数计算，c（Ca²⁺）=

KSP(CaCO3)

C(CO32?)

=

2.8×10?9

1×10?4

=2.8×10^-5mol/L，因为是等体积混合，所以混合前溶液的浓度是混合后的2倍，所以混合前溶液的浓度为2.8×10^-5mol/L×2=5.6×10^-5mol/L．
故答案为：5.6×10^-5mol/L．