Question

【題目】一氧化碳是一種重要的化工原料。結(jié)合所學(xué)知識(shí)回答下列問題：

(1)工業(yè)上可通過CO和H2化合制取CH3OH：

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1

已知：①CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H2=-41.1kJ·mol-1

②CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H3=-49.0kJ·mol-1

則△H1=___。

(2)二氧化碳的回收利用是環(huán)保領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)課題。

在太陽能的作用下，以CO2為原料制取炭黑的流程如圖所示。其總反應(yīng)的化學(xué)方程式為___。

(3)工業(yè)上還可通過CO和Cl2化合制取光氣(COCl2)：Cl2(g) +CO(g)=COCl2(g) △H。向密閉容器中充入1molCl2(g)和1molCO(g)，反應(yīng)速率隨溫度的變化如圖所示。

①圖中Q點(diǎn)的含義是___，△H___0(填“＞”或“＜”）。

②某溫度下，該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)c(COCl2)=0.80molL-1，c(Cl2)=0.20molL-1，則平衡體系中CO的體積分?jǐn)?shù)為___(保留2位小數(shù)）。在該溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)K=___。

(4)以稀硫酸為電解質(zhì)溶液，利用太陽能將CO2轉(zhuǎn)化為低碳烯烴，工作原理如圖：

①b電極的名稱是___。

②生成丙烯(C3H6)的電極反應(yīng)式為___。

Answer 1

【答案】-90.1kJ·mol-1 CO2C+O2 化學(xué)平衡狀態(tài) ＜ 16.67% 20 正極 3CO2+18H++18e-→CH3CH=CH2+6H2O

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律計(jì)算；

(2)根據(jù)圖像可知，反應(yīng)物為二氧化碳，生成物為炭黑和氧氣；

(3)根據(jù)圖像可知，升高溫度，正逆反應(yīng)速率均增大，且逆反應(yīng)速率增大的程度大于正反應(yīng)速率，則升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，逆向反應(yīng)為吸熱，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。

(4)①根據(jù)圖知，氧的化合價(jià)由-2變?yōu)?/span>0價(jià)，失電子，則生成氧氣的電極是陽極，則連接陽極的電源電極為正極；

②陰極上二氧化碳得電子和氫離子反應(yīng)生成丙烯和水。

(1)根據(jù)蓋斯定律可知，①+②可得CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，則△H1=△H2+△H3=-90.1kJ·mol-1；

(2)根據(jù)圖像可知，反應(yīng)物為二氧化碳，生成物為炭黑和氧氣，則方程式為CO2C+O2；

(3)根據(jù)圖像可知，升高溫度，正逆反應(yīng)速率均增大，且逆反應(yīng)速率增大的程度大于正反應(yīng)速率，則升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，逆向反應(yīng)為吸熱，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。

①根據(jù)圖像可知在Q點(diǎn)之前為建立平衡的過程，而Q點(diǎn)之后為平衡移動(dòng)的過程，且隨著溫度的升高平衡逆向移動(dòng)，Q點(diǎn)為化學(xué)平衡狀態(tài)；正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則△H＜0；

②初始時(shí)，充入等物質(zhì)的量的Cl2、CO，根據(jù)Cl2(g)+CO(g)=COCl2(g)，平衡時(shí)，c(Cl2)=c(CO)=0.20molL-1，平衡體系中CO的體積分?jǐn)?shù)=×100%=16.67%；K==20；

(4)①根據(jù)圖知，氧的化合價(jià)由-2變?yōu)?/span>0價(jià)，失電子，則生成氧氣的電極是陽極，則連接陽極的電源電極為正極，所以b為正極；

②陰極上二氧化碳得電子和氫離子反應(yīng)生成丙烯和水，電極反應(yīng)式為3CO2+18H++18e-→CH3CH=CH2+6H2O。