Question

【題目】CO和H2可作為能源和化工原料，應用十分廣泛。工業上可利用CO或CO2與H2反應來制備甲醇。

反應①：2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)△H＝－90.8kJ·mol-1

反應②：H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)△H＝+41.2kJ·mol-1

（1）寫出用CO2與H2反應制備甲醇的熱化學方程式______________。

（2）已知等體積的一氧化碳和水蒸氣進入反應器時，會發生如下反應：CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)，該反應平衡常數隨溫度的變化如表所示：

溫度/℃	400	500	800
平衡常數K	9.94	9	1

升高溫度，該平衡的移動方向是______________（填“正向”或“逆向”）。500℃時，CO和H2O的起始濃度均為0.020mol·L-1，該條件下CO的平衡濃度為：______________mol·L-1。

（3）一定條件下，可以由CO2(g)和H2(g)合成CH4(g)，同時還生成H2O(g)。向恒容密閉容器中充入一定量的CO2和H2，在300℃時發生上述反應，10min達到平衡時部分物質的量濃度如圖所示,該溫度下的的平衡常數等于_______________。

（4）若在20min時減小壓強，并在30min時達到平衡狀態，請在圖2中畫出H2的物質的量濃度隨時間變化的圖像__________________。

（5）工業上電解Na2CO3溶液可以生成NaHCO3和NaOH兩種工業重要原料，裝置如圖所示。請寫出陽極的電極反應式______________________。

Answer 1

【答案】CO2(g)+3H2(g)＝CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.6kJ·mol-1 逆向 0.005 25 4CO32-+2H2O-4e-＝4HCO3-+O2↑

【解析】

（1）已知：反應①：2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)△H＝－90.8kJ·mol-1

反應②：H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)△H＝+41.2kJ·mol-1

由蓋斯定律可知①+②可得CO2(g)+3H2(g)＝CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.6kJ·mol-1，故答案為：CO2(g)+3H2(g)＝CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.6kJ·mol-1；

（2）溫度升高K值減小，則平衡向逆方向移動；設CO的濃度變化為xmol/L則

則x=0.015mol/L，則CO的平衡濃度為0.02 mol/L -0.015 mol/L=0.005 mol/L，故答案為：逆向；0.005；

（3）一定條件下，可以由CO2(g)和H2(g)合成CH4(g)，同時還生成H2O(g)反應為：，根據圖像可知c(CH4)=0.8mol/L，則c(H2O)= 2c(CH4)=1.6mol/L， ，故答案為：25；

（4）減小壓強，容器體積增大，濃度減小，平衡逆移，根據勒夏特列原理可知最終濃度小于平衡10min中時濃度，圖像為，故答案為：；

（5）由電解裝置示意圖可知，和電源正極相連的為陽極，電解質為Na2CO3溶液生成O2和NaHCO3，陽極電極反應為：4CO32-+2H2O-4e-＝4HCO3-+O2↑，故答案為：4CO32-+2H2O-4e-＝4HCO3-+O2↑。