2020年9月22日，中国国家主席习近平在第七十五届联合国大会上庄严宣布，中国将力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。研究CO2的转化及高值化利用具有重要意义。
Ⅰ.已知CO2溶于水的过程及其平衡常数可表示为：
CO2（g）+H2O（1）⇌H2CO3 （aq） K1=c（H2CO3）p（CO2），p（CO2）表示CO2的平衡压强Ka1（H2CO3）=4.3×10-7，Ka2（H2CO3）=5.6×10-11，Ka（HClO）=3.0×10-8
（1）天然雨水的pH＜7，用电离方程式解释其原因 H2CO3⇌H++HCO-3H2CO3⇌H++HCO-3。
（2）将CO2通入NaClO水溶液中，发生的主要反应为CO2+H2O+ClO-⇌HCO-3+HCO。写出该反应的平衡常数表达式：K=K1×Ka1（H2CO3）Ka（HClO）K1×Ka1（H2CO3）Ka（HClO）[用K1、Kal（H2CO3）和Ka（HClO）的式子表示]
（3）根据平衡常数计算说明CO2通入NaClO水溶液中，主要反应并非CO2+H2O+2ClO-⇌CO2-3+2HClO：前者反应的平衡常数为K1×Kal（H2CO3）Ka（HClO）=14.33K1，后者反应的平衡常数为K1×Ka1（H2CO3）×Ka2（H2CO3）K2a（HClO）=2.68×10-2K1，远远小于14.33K1前者反应的平衡常数为K1×Kal（H2CO3）Ka（HClO）=14.33K1，后者反应的平衡常数为K1×Ka1（H2CO3）×Ka2（H2CO3）K2a（HClO）=2.68×10-2K1，远远小于14.33K1。
Ⅱ.在双功能催化剂作用下。由CO2加氢可以合成二甲醚。涉及以下主要反应。
反应1（甲醇合成）：CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）
反应2（甲醇脱水）：2CH3OH（g）═CH3OCH3（g）+H2O（g）
反应3（逆水汽变换）：CO2（g）+H2（g）⇌CO（g）+H2Og）
相关物质变化的焓变示意图如表：
c
（
H
2
C
O
3
）
p
（
C
O
2
）
HCO
-
3
HCO
-
3
HCO
-
3
K
1
×
K
a
1
（
H
2
C
O
3
）
K
a
（
HC
l
O
）
K
1
×
K
a
1
（
H
2
C
O
3
）
K
a
（
HC
l
O
）
CO
2
-
3
K
1
×
K
al
（
H
2
C
O
3
）
K
a
（
HC
l
O
）
=
14
.
33
K
1
K
1
×
K
a
1
（
H
2
C
O
3
）
×
K
a
2
（
H
2
C
O
3
）
K
2
a
（
HC
l
O
）
=
2
.
68
×
1
0
-
2
K
1
K
1
×
K
al
（
H
2
C
O
3
）
K
a
（
HC
l
O
）
=
14
.
33
K
1
K
1
×
K
a
1
（
H
2
C
O
3
）
×
K
a
2
（
H
2
C
O
3
）
K
2
a
（
HC
l
O
）
=
2
.
68
×
1
0
-
2
K
1
 |
2CO（g）+2H2O（g）+4H2（g） |
| 2CO2（g）+6H2（g） | |
| 2CH3OH（g）+2H2O（g） | |
| CH3OCH3（g）+3H2O（g） |
（4）写出反应3的热化学方程式
CO2（g）+H2（g）⇌CO（g）+H2O（g）△H=+41.2kJ⋅mol-1
CO2（g）+H2（g）⇌CO（g）+H2O（g）△H=+41.2kJ⋅mol-1
。（5）在图2中画出采用双功能催化剂由CO2加氢合成二甲醚的能量变化图
（6）下列说法正确的是
B
B
。A.为提高工业生产效率，合成二甲醚的适宜条件是高温高压
B.可通过监测反应体系中CH3OCH3和H2O浓度比判断是否达到平衡
C.反应达平衡时，若缩小容器体积，反应3平衡不发生移动
D.一定温度、压强下，寻找活性更高的催化剂，是提高CO2平衡转化率的研究方向
【答案】H2CO3⇌H++；；前者反应的平衡常数为，后者反应的平衡常数为，远远小于14.33K1；CO2（g）+H2（g）⇌CO（g）+H2O（g）△H=+41.2kJ⋅mol-1；；B
HCO
-
3
K
1
×
K
a
1
（
H
2
C
O
3
）
K
a
（
HC
l
O
）
K
1
×
K
al
（
H
2
C
O
3
）
K
a
（
HC
l
O
）
=
14
.
33
K
1
K
1
×
K
a
1
（
H
2
C
O
3
）
×
K
a
2
（
H
2
C
O
3
）
K
2
a
（
HC
l
O
）
=
2
.
68
×
1
0
-
2
K
1
；B【解答】
【点评】
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发布：2024/8/6 8:0:9组卷：12引用：3难度：0.4
相似题
-
1．氢气最早于16世纪被人工制取出来，氢气是一种清洁能源。
（1）利用光伏电池电解水制H2是氢能的重要来源。已知：H-H键、O=O键、H-O键的键能依次为436kJ•mol-1、495kJ•mol-1、463kJ•mol-1。则2H2O（g）═2H2（g）+O2（g）△H=kJ•mol-1。
（2）T1℃时，向5L恒容密闭容器中充入0.5molCH4，只发生反应2CH4（g）⇌C2H4（g）+2H2（g），达到平衡时，测得c（C2H4）=2c（CH4），CH4的转化率为；保持其他条件不变，温度改为T2℃，经25s后达到平衡，测得c（CH4）=2c（C2H4），则0～25s内v（C2H4）=mol•L-1•s-1。
（3）CH4分解时几种气体的平衡分压（pPa）的对数值lgp与温度的关系如图所示。
①T℃时，向一恒容密闭容器中通入一定量的CH4（g）、C2H4（g）和H2（g），只发生反应2CH4（g）⇌C2H2（g）+3H2（g）ΔH，ΔH（填“＞”或“＜”）0，此时的平衡常数Kp=（用平衡分压代替浓度进行计算）Pa2。
②若只改变一个反应条件使Kp变大，则该条件是（填标号）。
A.减小C2H2的浓度
B.升高温度
C.增大压强
D.加入合适的催化剂
（4）工业上，以KNH2和液氨为电解质，以石墨为电极，电解液氨制备H2。阳极的电极反应式为，一段时间后阴、阳两极收集到的气体质量之比为。发布：2025/1/4 8:0:1组卷：9引用：3难度：0.5 -
2．反应 4A（g）+5B（g）⇌4C（g）+6D（g）在 5L 的密闭容器中进行，半分钟后，C 的物质的量增 加了 0.30mol。下列叙述正确的是（ ）
发布：2024/12/30 19:30:2组卷：67引用：6难度：0.6 -
3．将等物质的量的A、B混合于2L的密闭容器中，发生如下反应：3A（g）+B（g）⇌xC（g）+2D（g），经5min后，测得D的浓度为0.5mol/L，c（A）：c（B）=3：5，C的平均反应速率为0.1mol/（L•min）．求：
（1）此时A的浓度c（A）=mol/L，反应开始前容器中的A、B的物质的量：n（A）=n（B）=mol；
（2）B的平均反应速率v（B）=mol/（L•min）；
（3）x的值为．发布：2024/12/30 19:0:1组卷：163引用：26难度：0.3
