利用太陽能光解水，製備的H2用於還原CO2合成有機物，可實現資源的再利用。回答下列問題：Ⅰ.半導體光催化劑浸入...

問題詳情：

利用太陽能光解水，製備的H2用於還原CO2合成有機物，可實現資源的再利用。回答下列問題：

Ⅰ.半導體光催化劑浸入水或電解質溶液中，光照時可在其表面得到產物

(1)下圖為該催化劑在水中發生光催化反應的原理示意圖。光解水能量轉化形式為___________。

(2)若將該催化劑置於Na2SO3溶液中，產物之一為，另一產物為__________。若將該催化劑置於AgNO3溶液中，產物之一為O2，寫出生成另一產物的離子反應式__________。

Ⅱ.用H2還原CO2可以在一定條下合成CH3OH(不考慮副反應)：

(3)某温度下，恆容密閉容器中，CO2和H2的起始濃度分別為 a mol‧L-1和3 a mol‧L-1，反應平衡時，CH3OH的產率為b，該温度下反應平衡常數的值為___________。

(4)恆壓下，CO2和H2的起始物質的量比為1:3時，該反應在無分子篩膜時*醇的平衡產率和有分子篩膜時*醇的產率隨温度的變化如圖所示，其中分子篩膜能選擇*分離出H2O。

①*醇平衡產率隨温度升高而降低的原因為____________。

②P點*醇產率高於T點的原因為___________。

③根據上圖，在此條件下采用該分子篩膜時的最佳反應温度為___________°C。

Ⅲ.調節溶液pH可實現工業廢氣CO2的捕獲和釋放

(5) 的空間構型為__________。已知25℃碳*電離常數為Ka1、Ka2，當溶液pH=12時，=1：_______：__________。

【回答】

    (1). 光能轉化為化學能    (2). H2    (3).     (4).     (5). 該反應為放熱反應，温度升高，平衡逆向移動（或平衡常數減小）    (6). 分子篩膜從反應體系中不斷分離出H2O，有利於反應正向進行，*醇產率升高    (7). 210    (8). 平面（正）三角形    (9).     (10).

【解析】

【分析】

I.根據圖示分析反應以及能量轉化形式；根據氧化還原反應的規律分析產物、書寫離子反應式；

II.用三段式和平衡常數表達式計算平衡常數，依據外界條件對化學平衡的影響分析作答；

III.用價層電子對互斥理論判斷的空間構型，利用電離平衡常數表達式計算粒子濃度的比值。

【詳解】I.(1)根據圖示，該催化劑在水中發生光催化反應的方程式為2H2O2H2↑+O2↑，光解水能量轉化形式為光能轉化為化學能，故*為：光能轉化為化學能。

(2)若將該催化劑置於Na2SO3溶液中，產物之一為，被氧化成，則H+被還原為H2，即另一產物為H2；若將該催化劑置於AgNO3溶液中，產物之一為O2，氧元素的化合價升高，O2為氧化產物，則生成另一產物的反應為還原反應，由於Ag+得電子能力大於H+，故生成另一產物的離子反應式為Ag++e-=Ag，故*為：H2，Ag++e-=Ag。

II.(3) CO2和H2的起始濃度分別為 a mol‧L-1和3 a mol‧L-1，CH3OH的產率為b，則生成的CH3OH物質的量濃度為abmol/L，根據三段式

則反應的平衡常數K== =，故*為：。

(4)①該反應為放熱反應(∆H<0)，温度升高，平衡逆向移動（或平衡常數減小），故*醇平衡產率隨温度升高而降低，故*為：該反應為放熱反應，温度升高，平衡逆向移動（或平衡常數減小）；

②因分子篩膜能選擇*分離出H2O，c（H2O）減小，有利於反應正向進行，*醇產率升高，故P點*醇產率高於T點，故*為：分子篩膜從反應體系中不斷分離出H2O，有利於反應正向進行，*醇產率升高。

③根據圖示，使用該分子篩膜210℃時*醇的產率最大，故在此條件下采用該分子篩膜時的最佳反應温度為210℃，故*為：210。

III.(5)中C的孤電子對數為×（4+2-3×2）=0，σ鍵電子對數為3，價層電子對數為3，C上沒有孤電子對，故的空間構型為平面正三角形；H2CO3的電離方程式為H2CO3⇌H++、⇌ H++，則Ka1= 、Ka2=，當溶液的pH=12時，c（H+）=1×10-12mol/L，將其代入Ka1、Ka2中分別求出c（）=1012Ka1 c(H2CO3)、c（）=1012Ka2 c（）=1024Ka1Ka2 c(H2CO3)，則c(H2CO3)：c（）：c（） =1：（1012Ka1）：（1024Ka1Ka2），故*為：平面正三角形，1012Ka1，1024Ka1Ka2。

【點睛】本題考查的知識點較多，但難度都不是很大，學生只要充分利用題給信息、結合所學的基本原理和方法即可作答。

知識點：高考試題

題型：綜合題