随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视，如何降低大气中CO2的

随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视，如何降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用CO₂，引起了各国的普遍重视。

(1)目前工业上有一种方法是用CO₂来生产燃料甲醇。为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO₂和3 mol H₂，一定条件下发生反应：

CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g) ΔH＝－49.0 kJ·mol^－1

测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H₂)＝__________ mol·L^－1· min^－1；

②该反应的平衡常数表达式为___________________________________________________；

③下列措施中能使n(CH₃OH)/n(CO₂)增大的是__________(填字母)。

A．升高温度

B．充入He(g)，使体系压强增大

C．将H₂O(g)从体系中分离

D．再充入1 mol CO₂和3 mol H₂

(2)在载人航天器的生态系统中，不仅要求分离去除CO₂，还要求提供充足的O₂。某种电化学装置可实现如下转化：2CO₂===2CO＋O₂，CO可用作燃料。

已知该反应的阳极反应为4OH^－－4e^－===O₂↑＋2H₂O

则阴极反应式为_____________________________________________________________。

有人提出，可以设计反应2CO===2C＋O₂(ΔH＞0、ΔS＜0)来消除CO的污染。请你判断是否可行并说出理由：

________________________________________________________________________。

【答案】(1)①0.225

②K＝

③CD

(2)2CO₂＋4e^－＋2H₂O===2CO＋4OH^－

不可行，该反应是一个焓增、熵减的反应，任何情况下不能自发进行

【解析】(1)①从反应开始到平衡，10 min内甲醇的浓度增加0.75 mol·L^－1，则氢气的浓度减少0.75 mol·L^－1×3＝2.25  mol·L^－1，所以氢气的平均反应速率v(H₂)＝＝0.225  mol·L^－1· min^－1；

②根据平衡常数的定义，该反应的平衡常数表达式为K＝；

③A项，温度升高，平衡逆向移动，甲醇的物质的量减少，二氧化碳的物质的量增大，则n(CH₃OH)/n(CO₂)减小，错误；B项，充入He(g)，使体系压强增大，但容器的体积不变，所以各物质的浓度不变，平衡不移动比值不变，错误；C项，将H₂O(g)从体系中分离，则平衡正向移动，甲醇的物质的量增大，二氧化碳的物质的量减少，所以n(CH₃OH)/n(CO₂)增大，正确；D项，再充入1 mol CO₂和3  mol H₂，则反应物浓度增大，平衡在原平衡的基础上正向移动，所以甲醇的物质的量增大，而二氧化碳的浓度减小，所以n(CH₃OH)/n(CO₂)增大，正确。

(2)用总反应方程式减去阳极反应可得阴极反应式，为2CO₂＋4e^－＋2H₂O===2CO＋4OH^－；不能设计反应2CO===2C＋O₂(ΔH＞0、ΔS＜0)来消除CO的污染，因为该反应ΔH＞0、ΔS＜0，焓增、熵减任何情况下都不自发。