Question

【題目】氧化碳的捕集、利用是我國能源領(lǐng)域的一個(gè)重要戰(zhàn)略方向。

（1）科學(xué)家提出由CO2制取C的太陽能工藝如圖1所示，若“重整系統(tǒng)”發(fā)生的反應(yīng)中=6，則FexOy的化學(xué)式為____________。

（2）工業(yè)上用CO2和H2反應(yīng)合成二甲醚。已知：

CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-53.7kJmol-1

CH3OCH3(g)+H2O(g)═2CH3OH(g)△H2=+23.4kJmol-1

則2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H3= ____________ kJmol-1

（3）①一定條件下，上述合成二甲醚的反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)后，若改變反應(yīng)的某一個(gè)條件，下列變化能說明平衡一定向正反應(yīng)方向移動(dòng)的是____________(填代號(hào))。

a．逆反應(yīng)速率先增大后減小 b．H2的轉(zhuǎn)化率增大

c．反應(yīng)物的體積百分含量減小 d．容器中的值變小

②在某壓強(qiáng)下，合成二甲醚的反應(yīng)在不同溫度、不同投料比時(shí)，CO2的轉(zhuǎn)化率如圖2所示．

T1溫度下，將6molCO2和12molH2充入2L的密閉容器中，5min后反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，則0～5min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(CH3OCH3)= ____________ 。

③上述合成二甲醚的過程中提高CO2的轉(zhuǎn)化率可采取的措施有____________、____________ (回答2點(diǎn))。

（4）常溫下，用氨水吸收CO2可得到NH4HCO3溶液，在NH4HCO3溶液中，c(NH4+)____c(HCO3-)(填“>”、“<’’或“=”)；反應(yīng)NH4++HCO3-+H2ONH3·H2O+H2CO3的平衡常數(shù)K=____________ (己知常溫下NH3·H2O的電離平衡常數(shù)Kb=2×10-5mol/L， H2CO3的電離平衡常數(shù)K1=4×10-7 mol/L，K2= 4×10-11 mol/L)

（5）據(jù)報(bào)道以二氧化碳為原料采用特殊的電極電解強(qiáng)酸性的二氧化碳水溶液可得到多種燃料，其原理如圖3所示，電解時(shí)其中b極上生成乙烯的電極反應(yīng)式為____________。

Answer 1

【答案】（1）Fe3O4；

（2）-130.8；

（3）①b；②0.18 mol/(Lmin)；③增大氫氣與二氧化碳的投料比、增大壓強(qiáng)、降低溫度等

（4）＞；1.25×10-3；

（5）2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O

【解析】

試題分析：（1）由示意圖可知，重整系統(tǒng)中CO2和FeO反應(yīng)生成FexOy和C，發(fā)生的反應(yīng)中=6，根據(jù)Fe原子、O原子守恒可知x：y=6：(6+2)=3：4，故FexOy的化學(xué)式為Fe3O4，故答案為：Fe3O4；（2）已知：Ⅰ．CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-53.7kJmol-1

Ⅱ．CH3OCH3(g)+H2O(g)═2CH3OH(g)△H2=+23.4kJmol-1

根據(jù)蓋斯定律，Ⅰ×2-Ⅱ可得：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)，△H3=2△H1-△H2=2×(-53.7kJmol-1)-23.4kJmol-1=-130.8kJmol-1，故答案為：-130.8；

（3）①a．逆反應(yīng)速率先增大后減小，可能是增大生成物濃度，平衡逆向移動(dòng)，故a錯(cuò)誤；b．H2的轉(zhuǎn)化率增大，平衡一定正向移動(dòng)，故b正確；c．反應(yīng)物的體積百分含量減小，可能是增大生成物濃度，平衡逆向移動(dòng)，故c錯(cuò)誤；d．容器中的值變小，可能是減小二氧化碳物質(zhì)的量，平衡逆向移動(dòng)，故d錯(cuò)誤，故選b；

②T1溫度下，將6molCO2和12molH2充入2L的密閉容器中，由圖象可知，5min后反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)二氧化碳轉(zhuǎn)化率為60%，則生成CH3OCH3為6mol×60%×=1.8mol，所以平均反應(yīng)速率v(CH3OCH3)=0.18 mol/(Lmin)；故答案為：0.18 mol/(Lmin)；

③根據(jù)2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)，△H3=-130.8kJmol-1，提高CO2的轉(zhuǎn)化率可采取的措施有增大氫氣與二氧化碳的投料比、增大壓強(qiáng)、降低溫度，故答案為：增大氫氣與二氧化碳的投料比、增大壓強(qiáng)、降低溫度等；

（4） 根據(jù)NH3·H2O的電離平衡常數(shù)Kb=2×10-5mol/L， H2CO3的電離平衡常數(shù)K1=4×10-7 mol/L，K2= 4×10-11 mol/L知，HCO3-的水解程度大于NH4+，在NH4HCO3溶液中，在NH4HCO3溶液中，c(NH4+)大于c(HCO3-)；反應(yīng)NH4++HCO3-+H2O═NH3·H2O+H2CO3的平衡常數(shù)K===1.25×10-3，故答案為：＞；1.25×10-3；

（5）電解時(shí)，二氧化碳在b極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成乙烯，電極反應(yīng)式為2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O，故答案為：2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O。