Question

【題目】甲醇、天燃氣是重要的化工原料，又可作為燃料．利用合成氣主要成分為CO、和在催化劑的作用下合成甲醇、甲烷．已知合成甲醇發生的主反應如下（已知CO的結構式為C=O）：①，②，③。

回答下列問題：

（1）已知反應①中相關的化學鍵能數據如下：

化學鍵
	436	343	1076	465	413

由此計算 ______ 已知，則 ______。

（2）在容積為的容器中，通入一定量的甲醇發生反應①時，體系中各物質濃度隨時間變化如圖所示（平衡時甲醇的轉化率記作a1）。

①在時段，反應速率為 ______ ；該反應的平衡常數的計算式為 ______ 。

②已知若在恒壓條件下進行，平衡時的轉化率 ______ 填“大于”或“小于”、“等于”，判斷理由是 ______ 。

（3）合成的原理：其他條件相同，實驗測得在和與和條件下該反應的平衡轉化率相同，若，則P1______ P2（填“”、“”或“”）。

（4）科學家用氮化鎵材料與銅組裝如圖所示的人工光合系統，利用該裝置成功地實現了以和合成。

①寫出銅電極表面的電極反應式 ______。

②為提高該人工光合系統的工作效率，可向裝置中加入少量 ______ 選填“鹽酸”或“硫酸”。

（5）標準狀況下，將的甲烷完全燃燒生成的通入到的NaOH溶液中，所得溶液中離子濃度由大到小的順序為 ______。

Answer 1

【答案】 0.001mol/(Ls) 大于 因為該反應為體積增大的反應，所以恒壓相當于在恒容的基礎上減小壓強，平衡正向移動 硫酸

【解析】

(1)反應熱反應物總鍵能生成物總鍵能；根據蓋斯定律：反應反應反應，反應熱也進行相應的計算；

(2)①根據圖象計算甲醇的反應速率結合反應速率之比等于系數之比計算；化學平衡常數指可逆反應得到平衡時，各生成物濃度的化學計量數次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積所得的比值；

②根據該反應為體積增大的反應，所以恒壓相當于在恒容的基礎上減小壓強，平衡正向移動分析；

(3)根據，則該反應為氣體體積減小的放熱反應，所以升溫向逆反應方向進行，而加壓則向正反應方向進行，據此分析；

(4)①由電池裝置圖可知，Cu上二氧化碳得電子生成甲烷；

②根據酸的揮發性分析；

(5)標準狀況下，將通入的NaOH溶液中恰好完全反應生成碳酸鈉，根據碳酸鈉溶液中碳酸根離子水解判斷離子濃度大小。

（1）反應熱反應物總鍵能生成物總鍵能，故，根據蓋斯定律：：反應反應反應，故，故答案為：；；

(2)①由圖象可知，0-60s時段，反應速率，又反應速率之比等于系數之比，所以，反應的平衡常數表達式，故答案為：；；

②因為該反應為體積增大的反應，所以恒壓相當于在恒容的基礎上減小壓強，平衡正向移動，則恒壓轉化率大于恒容，故大于；故答案為：大于；因為該反應為體積增大的反應，所以恒壓相當于在恒容的基礎上減小壓強，平衡正向移動；

(3)因為，則該反應為氣體體積減小的放熱反應，所以升溫向逆反應方向進行，加壓則向正反應方向進行，而實驗測得在和與和條件下該反應的平衡轉化率相同，若，所以；故答案為：；

由電池裝置圖可知，Cu上二氧化碳得電子生成甲烷，則Cu電極上的電極反應為：，故答案為：；

②可向裝置中加入少量的酸作電解質，由于鹽酸易揮發，生成的甲烷中會混有HCl氣體，所以選用硫酸，不用鹽酸，故答案為：硫酸；

(5)標準狀況下，的甲烷完全燃燒生成的的物質的量為：，氫氧化鈉的物質的量為：，則二氧化碳過量，反應生成碳酸氫鈉，由，和碳酸氫鈉溶液成堿性，所以最小，則最大，因此碳酸氫鈉溶液中離子濃度大小順序為：，故答案為：