有效利用现有资源是解决能源问题的一种实际途径，发展“碳一化学”，开发利用我国相对丰富的煤炭资源具有重要的战略意义和经济价值．下面是以焦炭为原料，经“碳一化学”途径制取

Question

有效利用现有资源是解决能源问题的一种实际途径，发展“碳一化学”，开发利用我国相对丰富的煤炭资源具有重要的战略意义和经济价值．下面是以焦炭为原料，经“碳一化学”途径制取乙二醇的过程：
焦炭

水蒸气

高温

CO

氧化偶联

草酸二甲酯

催化还原

乙二醇
（1）以CO和CO₂分别与H₂为原料，在一定条件下均可合成甲醇（CH₃OH）．你认为用哪种合成设计路线更符合“绿色化学”理念：（用化学反应方程式表示）___；
（2）如图1表示在恒温恒容容器中230℃催化剂条件下，0.5molCO₂和1.5molH₂反应得到甲醇蒸气，产率达80%时的能量变化示意图．

①写出该反应的热化学方程式：___．
②能判断该反应达到化学平衡状态的依据是___．
a．容器中压强不变                            
b．H₂的体积分数不变
c．c（H₂）=3c（CH₃OH）                          
d．容器中气体密度不变
（3）如图2所示是用于合成甲醇产品中甲醇含量的检测仪．写出该仪器工作时的电极反应式：负极___．
（4）“催化还原”反应制乙二醇（HOCH₂-CH₂OH）原理如下：CH₃OOC-COOCH₃（g）+4H₂（g）⇌HOCH₂-CH₂OH（g）+2CH₃OH（g）△H=-34kJ/mol
为探究实际生产的最佳条件，某科研小组进行了多方面研究，下图3表示乙二醇达平衡时的产率随原料投料比[n（氢气）/n（草酸二甲酯）]和压强的变化关系，其中三条曲线分别表示体系压强为1.5MPa、2，.5MPa、3.5MPa的情况，则曲线丙对应的压强时P（丙）=___．
（5）草酸二甲酯水解产物草酸（H₂C₂O₄）为二元中强酸．H₂C₂O4水溶液中H₂C₂O4、HC₂O

-

4

和C₂O

2-

4

三种形态的粒子的分布分数δ随溶液pH变化的关系如图4所示曲线①代表的粒子是___；草酸氢钾溶液中存在如下平衡：H2O⇌H⁺+OH^-，HC₂O

-

4

⇌H⁺+C₂O

2-

4

和___；一定温度下，往CaC₂O₄饱和溶液[已知Ksp（CaC₂O₄=2.3×10^-9）]中加入少量CaCl₂固体，c（Ca²⁺）将___，CaC₂O₄的溶解度将___．（填“增大”“减小”或“不变”）

Answer 1

（1）以CO与H₂为原料，在一定条件下均可合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）

一定条件

CH₃OH（g）；以CO₂与H₂为原料，在一定条件下均可合成甲醇：CO₂（g）+3H₂（g） 

一定条件

CH₃OH（g））+H₂O，以CO与H₂为原料，产物只有一种，符合符合“绿色化学”的思想；
故答案为：CO（g）+2H₂（g）

一定条件

CH₃OH（g）；
（2）①根据图1可知0.5mol CO₂和1.5mol H₂转化率达80%时放热23-3.4=19.6KJ，则该反应的热化学方程式：CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-(19.6)/(80%)×2=-49kJ•mol^-1；
故答案为：CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49 kJ•mol^-1；
②a．该反应气体体积减小，在恒容容器中压强减小，不再改变说明达到了平衡状态，故a正确；
b．混合气体中 H₂的体积分数不变，说明各组分的体积分数都不变，正逆反应速率，达到了平衡状态，故b正确；
c．c（H₂）=3c（CH₃OH）不能说明达到平衡状态，故c错误；
d．反应两边都是气体，气体总质量不变，恒压条件该容器的容积不变，故气体的密度不变，不能说明达到了平衡状态，故d错误；
（3）负极上燃料失电子和水反应生成氢离子和二氧化碳．电极反应式为：负极：CH₃OH+H₂O-6e^-═6H⁺+CO₂，
故答案为：CH₃OH+H₂O-6e^-═6H⁺+CO₂；
（4）由图象可知，曲线甲表示的乙二醇的产率最大，原料投料比[n（氢气）/n（草酸二甲酯）]一定时，由方程式可知，正反应是体积减小的反应，增大压强平衡向正反应移动，平衡时乙二醇的产率增大，故曲线甲对应的压强是P（丙）=1.5MPa，
故答案为：1.5MPa；
（5）根据图片知，随着pH的增大，曲线1逐渐减小，说明其电离程度增大，为草酸；
草酸氢钾溶液中有水的电离平衡、草酸氢根离子的水解及电离，故有：H₂O⇌H⁺+OH^-，HC₂O₄^-⇌H⁺+C₂O₄^2-和H₂O+HC₂O₄^-⇌H₂C₂O₄+OH^-；
一定温度下，往CaC₂O₄饱和溶液中，存在CaC₂O₄（s）⇌C₂O₄^2-（aq）+Ca²⁺（aq）平衡，加入少量CaCl₂固体，平衡逆向移动，c（C₂O₄^2-）将减小，c（Ca²⁺）不可抵消，所以c（Ca²⁺）增大，CaC₂O₄的溶解度将减小；
故答案为：H₂C₂O₄；H₂O+HC₂O₄^-⇌H₂C₂O₄+OH^-；增大；减小．