利用太阳能光解水，制备的H2用于还原CO2合成有机物，可实现资源的再利用。回答下列问题：Ⅰ.半导体光催化剂浸入...

问题详情：

利用太阳能光解水，制备的H2用于还原CO2合成有机物，可实现资源的再利用。回答下列问题：

Ⅰ.半导体光催化剂浸入水或电解质溶液中，光照时可在其表面得到产物

(1)下图为该催化剂在水中发生光催化反应的原理示意图。光解水能量转化形式为___________。

(2)若将该催化剂置于Na2SO3溶液中，产物之一为，另一产物为__________。若将该催化剂置于AgNO3溶液中，产物之一为O2，写出生成另一产物的离子反应式__________。

Ⅱ.用H2还原CO2可以在一定条下合成CH3OH(不考虑副反应)：

(3)某温度下，恒容密闭容器中，CO2和H2的起始浓度分别为 a mol‧L-1和3 a mol‧L-1，反应平衡时，CH3OH的产率为b，该温度下反应平衡常数的值为___________。

(4)恒压下，CO2和H2的起始物质的量比为1:3时，该反应在无分子筛膜时*醇的平衡产率和有分子筛膜时*醇的产率随温度的变化如图所示，其中分子筛膜能选择*分离出H2O。

①*醇平衡产率随温度升高而降低的原因为____________。

②P点*醇产率高于T点的原因为___________。

③根据上图，在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反应温度为___________°C。

Ⅲ.调节溶液pH可实现工业废气CO2的捕获和释放

(5) 的空间构型为__________。已知25℃碳*电离常数为Ka1、Ka2，当溶液pH=12时，=1：_______：__________。

【回答】

    (1). 光能转化为化学能    (2). H2    (3).     (4).     (5). 该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动（或平衡常数减小）    (6). 分子筛膜从反应体系中不断分离出H2O，有利于反应正向进行，*醇产率升高    (7). 210    (8). 平面（正）三角形    (9).     (10).

【解析】

【分析】

I.根据图示分析反应以及能量转化形式；根据氧化还原反应的规律分析产物、书写离子反应式；

II.用三段式和平衡常数表达式计算平衡常数，依据外界条件对化学平衡的影响分析作答；

III.用价层电子对互斥理论判断的空间构型，利用电离平衡常数表达式计算粒子浓度的比值。

【详解】I.(1)根据图示，该催化剂在水中发生光催化反应的方程式为2H2O2H2↑+O2↑，光解水能量转化形式为光能转化为化学能，故*为：光能转化为化学能。

(2)若将该催化剂置于Na2SO3溶液中，产物之一为，被氧化成，则H+被还原为H2，即另一产物为H2；若将该催化剂置于AgNO3溶液中，产物之一为O2，氧元素的化合价升高，O2为氧化产物，则生成另一产物的反应为还原反应，由于Ag+得电子能力大于H+，故生成另一产物的离子反应式为Ag++e-=Ag，故*为：H2，Ag++e-=Ag。

II.(3) CO2和H2的起始浓度分别为 a mol‧L-1和3 a mol‧L-1，CH3OH的产率为b，则生成的CH3OH物质的量浓度为abmol/L，根据三段式

则反应的平衡常数K== =，故*为：。

(4)①该反应为放热反应(∆H<0)，温度升高，平衡逆向移动（或平衡常数减小），故*醇平衡产率随温度升高而降低，故*为：该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动（或平衡常数减小）；

②因分子筛膜能选择*分离出H2O，c（H2O）减小，有利于反应正向进行，*醇产率升高，故P点*醇产率高于T点，故*为：分子筛膜从反应体系中不断分离出H2O，有利于反应正向进行，*醇产率升高。

③根据图示，使用该分子筛膜210℃时*醇的产率最大，故在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反应温度为210℃，故*为：210。

III.(5)中C的孤电子对数为×（4+2-3×2）=0，σ键电子对数为3，价层电子对数为3，C上没有孤电子对，故的空间构型为平面正三角形；H2CO3的电离方程式为H2CO3⇌H++、⇌ H++，则Ka1= 、Ka2=，当溶液的pH=12时，c（H+）=1×10-12mol/L，将其代入Ka1、Ka2中分别求出c（）=1012Ka1 c(H2CO3)、c（）=1012Ka2 c（）=1024Ka1Ka2 c(H2CO3)，则c(H2CO3)：c（）：c（） =1：（1012Ka1）：（1024Ka1Ka2），故*为：平面正三角形，1012Ka1，1024Ka1Ka2。

【点睛】本题考查的知识点较多，但难度都不是很大，学生只要充分利用题给信息、结合所学的基本原理和方法即可作答。

知识点：高考试题

题型：综合题