Question

隨著人類對溫室效應(yīng)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(fā)利用CO₂，引起了各國的普遍重視．
（1）下列關(guān)于CO₂的用途不正確的是

 

（填序號）．
A．二氧化碳能溶于水，可用于生產(chǎn)碳酸型飲料
B．固體二氧化碳俗稱干冰，可用于人工降雨
C．二氧化碳用于滅火是因為降低了可燃物的著火點
D．超臨界二氧化碳作萃取溶劑用于從天然產(chǎn)物提取和凈化活性組分
E．二氧化碳可以作為氣肥，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量
（2）目前工業(yè)上有一種方法是用C0₂來生產(chǎn)甲醇．為探究其反應(yīng)原理，現(xiàn)進行如下實驗，在體積為1L的密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ．m01^-1，測得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如圖1所示．
①從反應(yīng)開始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率：v（H₂）=

 

．
②該反應(yīng)的平衡常數(shù)為

 

．
（3）以KHC0₃溶液為電解質(zhì)，用電解的方法也可以將CO₂還原為甲醇．請寫出電解時陰極的離子方程式：

 

（4）金剛石、石墨烯、線型碳是碳的幾種同素異形體．從鍵的類型分析它們的穩(wěn)定性由強到弱的順序為（圖2）

 

．

Answer 1

考點：常見的生活環(huán)境的污染及治理,不同晶體的結(jié)構(gòu)微粒及微粒間作用力的區(qū)別,反應(yīng)速率的定量表示方法,化學(xué)平衡的計算

專題：

分析：（1）A．二氧化碳能與水反應(yīng)生成了碳酸；
B．干冰在升華時能吸收大量熱；
C．根據(jù)滅火原理：①清除或隔離可燃物，②隔絕氧氣或空氣，③使溫度降到可燃物的著火點以下，據(jù)此結(jié)合滅火方法進行分析判斷；
D．超臨界二氧化碳可做萃取劑；
E．二氧化碳是植物進行光合作用的必要條件，沒有二氧化碳，綠色植物就無法進行光合作用．
（2）①由圖可知，10min到達平衡，平衡時甲醇的濃度變化為0.75mol/L，由方程式可知氫氣的濃度變化等于甲醇的濃度變化量3倍為2.25mol/L，根據(jù)v=

△c

△t

計算v（H₂）；
②利用三段式計算平衡時各組分的平衡濃度，代入平衡常數(shù)表達式計算；
（3）由化合價的升降可知，CO₂中的碳元素與+4價降到CH₃OH中碳元素的-2價，得電子，發(fā)生了還原反應(yīng)；
（4）鍵能順序為：碳碳叁鍵＞碳碳雙鍵＞碳碳單鍵．

解答： 解：（1）A．二氧化碳能與水反應(yīng)生成了碳酸，所以二氧化碳可用于生產(chǎn)碳酸飲料，故A正確；
B．干冰在升華時能吸收大量熱，可用于人工降雨，故B正確；
C．二氧化碳用于滅火是因為隔絕空氣，故C錯誤；
D．超臨界二氧化碳可做萃取劑從天然產(chǎn)物提取和凈化活性組分，故D正確；
E．二氧化碳是植物進行光合作用的必要條件，沒有二氧化碳，綠色植物就無法進行光合作用，所以在溫室里施用二氧化碳作肥料，可以提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，故E正確．
故答案為：C；
（2）①由圖可知，10min到達平衡，平衡時甲醇的濃度變化為0.75mol/L，由方程式CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O可知，氫氣的濃度變化等于甲醇的濃度變化量為0.75mol/L×3=2.25mol/L，故v（H₂）=

2.25mol/L

10min

=0.225mol/（L?mon）；，故答案為：0.225mol?L^-1?min^-1；
②反應(yīng)CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）的平衡常數(shù)k=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

，
由圖可知，10min到達平衡，平衡時甲醇的濃度變化為0.75mol/L，則：
              CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
開始（mol/L）：1        3          0        0
變化（mol/L）：0.75     2.25      0.75     0.75
平衡（mol/L）：0.25     0.75      0.75     0.75
 故該溫度下平衡常數(shù)k=

0.75×0.75

0.25×0.753

=5.33（ mol?L^-1）^-2，故答案為：5.33（ mol?L^-1）^-2；
（3）由化合價的升降可知，CO₂中的碳元素與+4價降到CH₃OH中碳元素的-2價，得電子，發(fā)生了還原反應(yīng)，故：CO₂+6e^-=CH₃OH，溶液為堿性環(huán)境，為達到電荷守恒，則CO₂+6e^-=CH₃OH+6OH^-，再根據(jù)原子守恒得：CO₂+5H₂O+6e^-=CH₃OH+6OH^-，
故答案為：CO₂+6HCO₃^-+6e^-=CH₃OH+6CO₃^2-+H₂O（或CO₂+5H₂O+6e^-=CH₃OH+6OH^-）；
（4）物質(zhì)內(nèi)的鍵的鍵能越大，則物質(zhì)越穩(wěn)定，由于鍵能順序為：碳碳叁鍵＞碳碳雙鍵＞碳碳單鍵，故穩(wěn)定性由強到弱的順序為：線型碳＞石墨烯＞金剛石，故答案為：線型碳＞石墨烯＞金剛石．

點評：本題考查二氧化碳的用途、反應(yīng)速率計算、化學(xué)平衡的計算與影響因素、平衡常數(shù)、電極方程式的書寫以及化學(xué)鍵等，難度中等，注意基礎(chǔ)知識的掌握．