Question

【題目】CO2的捕捉、封存與再利用是實現(xiàn)溫室氣體減排的重要途徑之一。請回答：

(1)二氧化碳的電子式為__________。

(2)一種正在開發(fā)的利用二氧化碳制取甲酸(HCOOH)的途徑如圖所示，圖中能量主要轉(zhuǎn)化方式為_____________ ，CO2和H2O轉(zhuǎn)化為甲酸的化學(xué)方程式為____________。

(3)目前工業(yè)上有一種方法是用CO2生產(chǎn)燃料甲醇。一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。

①恒容容器中，能加快該反應(yīng)速率的是_______。

a.升高溫度 b.從體系中分離出CH3OH c.加入高效催化劑 d.降低壓強

②在體積為2L的密閉容器中，充入1molCO2和3molH2，測得CO2的物質(zhì)的量隨時間變化如圖所示。從反應(yīng)開始到5min末，用H2濃度變化表示的平均反應(yīng)速率________________。

t/min	0	2	5	10	15
n(CO2)/mol	1	0.75	0.5	0.25	0.25

③在相同溫度、恒容的條件下，能說明該反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)的是_______(填序號)。

a.CO2、H2、CH3OH、H2O的濃度均不再改變化

b.n(CO2):n(H2):n(CH3OH):n(H2O)=1:1:1:1

c.容器中混合氣體的密度不變

d.v消耗(H2)=3v消耗(CH3OH)

e.體系壓強不變

(4)下列一些共價鍵的鍵能如下表所示：

化學(xué)鍵	H-H	H-O	C=O	C-H	C-O
鍵能kJ/mol	436	463	803	414	326

反應(yīng)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，______(填“吸收”或“放出”) 的熱量為_____kJ

Answer 1

【答案】 光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 2CO2+2H2O2HCOOH+O2 ac 0.15mol·L-1·min-1 ade 放出 43

【解析】

(1)二氧化碳為共價化合物，分子中C原子和O原子形成共價鍵，電子式為，故答案為：；

(2)由二氧化碳制取甲酸(HCOOH)的轉(zhuǎn)化途徑可知，該過程主要是將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，CO2和H2O在光照的條件下轉(zhuǎn)化為甲酸，同時生成O2，其化學(xué)反應(yīng)方程式為2CO2+2H2O2HCOOH+O2，故答案為：光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；2CO2+2H2O2HCOOH+O2；

(3)①恒容容器中，對于反應(yīng)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

a．升高溫度，活化分子數(shù)增多，化學(xué)反應(yīng)速率加快，a符合題意；

b．從體系中分離出CH3OH，濃度降低，化學(xué)反應(yīng)速率減慢，b不符合題意；

c．加入高效催化劑，可降低反應(yīng)活化能，化學(xué)反應(yīng)速率加快，c符合題意；

d．壓強減小，由于容器體積保持不變，所以各組分濃度不變，化學(xué)反應(yīng)速率不變，d不符合題意；

故答案為：ac；

②根據(jù)圖表信息可知，反應(yīng)開始到5min末，共消耗1-0.5=0.5molCO2，由化學(xué)方程式CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)可知，消耗的H2的物質(zhì)的量為3×0.5mol=1.5mol，則用H2濃度變化表示的平均反應(yīng)速率為，故答案為：0.15mol·L-1·min-1；

③相同溫度、恒容的條件下，對于反應(yīng)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

a．CO2、H2、CH3OH、H2O的濃度均不再改變化，說明反應(yīng)達(dá)到限度，即達(dá)到平衡狀態(tài)，a滿足題意；

b．當(dāng)n(CO2):n(H2):n(CH3OH):n(H2O)=1:1:1:1時，不能說明化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡，b不滿足題意；

c．容器體積不變，則容器中混合氣體的密度始終是一個不變量，不能作為達(dá)到平衡的標(biāo)志，c不滿足題意；

d．當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時，正逆反應(yīng)速率相等，化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計量數(shù)成正比，因此v消耗(H2)=3v生成(CH3OH)，即v消耗(H2)=3v消耗(CH3OH)時，v生成(CH3OH)=v消耗(CH3OH)，說明反應(yīng)達(dá)到平衡，d滿足題意；

e．根據(jù)阿伏伽德羅定律PV=nRT可知，恒溫恒壓時，體系壓強不變，則物質(zhì)的量不變，反應(yīng)為前后物質(zhì)量不等的反應(yīng)，故體系壓強不變，即物質(zhì)的量不變時，反應(yīng)達(dá)到平衡，e滿足題意；

故答案為：ade；

(4)根據(jù)ΔH=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能可知，反應(yīng)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

中，共斷裂2molC=O鍵、3molH—H鍵，生成3molC—H鍵、1molC—O鍵和3molO—H，則ΔH=(2×803+3×436)-(3×414+326+3×463)=-43kJ/mol，即放出熱量43kJ，故答案為：放出；43。