Question

【題目】科學(xué)家利用“組合轉(zhuǎn)化”等技術(shù)對(duì)CO2進(jìn)行綜合利用。如用H2 和CO2在一定條件下可以合成乙烯：6H2(g)＋2CO2(g)C2H4 (g)＋4H2O(g) △H= a kJ/mol

（1）已知：①H2和C2H4的燃燒熱分別為285.8kJ/mol和1411kJ/mol

②H2O(g)= H2O（l） △H= - 44 kJ/mol

則a＝ kJ/mol。

（2）不同溫度對(duì)CO2的轉(zhuǎn)化率及催化劑的效率影響如圖所示，下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是 ____________（填序號(hào)）。

①M(fèi)點(diǎn)的速率最大

②溫度低于250℃時(shí)，隨溫度升高乙烯的產(chǎn)率增大

③M點(diǎn)時(shí)平衡常數(shù)比N點(diǎn)時(shí)平衡常數(shù)大

④為提高 CO2的轉(zhuǎn)化率應(yīng)在盡可能低的溫度下進(jìn)行反應(yīng)

（3）若在密閉容器中充入體積比為 3∶1的H2和CO2，則圖中M點(diǎn)時(shí)，產(chǎn)物C2H4的體積分?jǐn)?shù)為 ；若要進(jìn)一步提高乙烯的體積分?jǐn)?shù)，可采取的措施有 。

（4）利用高溫電解技術(shù)可將CO2轉(zhuǎn)化為高熱值的燃料CO氣體。

① 電極a發(fā)生的反應(yīng)類型是 （填“氧化”或“還原”）反應(yīng)。

② 高溫電解的總反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______。

Answer 1

【答案】（1）-127.8

（2）①②④

（3）7.7% (或者1/13)；增大壓強(qiáng)（合理答案即給分）

（4）還原；2CO2 2CO+O2

【解析】

試題分析：（1）已知：H2(g)的燃燒熱為285.8kJmol-1，則其熱化學(xué)方程式為：H2(g)+0.5O2(g)=H2O(l) △H=-285.8kJ/mol①；CH2=CH2(g)的燃燒熱為1411.0kJmol-1，其熱化學(xué)方程式為：C2H4(g)+3O2(g)=2H2O(l)+2CO2(g) △H=-1411.0kJ/mol②；H2O(g)=H2O(l) △H=-44.0kJmol-1③；利用蓋斯定律將①×6-②-③×4可得：6H2(g)+2CO2(g)CH2═CH2(g)+4H2O(g) △H=-127.8kJmol-1。

故答案為：-127.8；

（2）①化學(xué)反應(yīng)速率隨溫度的升高而加快，催化劑的催化效率降低，所以v(M)有可能小于v(N)，故①錯(cuò)誤；②溫度低于250℃時(shí)，隨溫度升高平衡逆向進(jìn)行乙烯的產(chǎn)率減小，故②錯(cuò)誤；③升高溫度二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率減低，則升溫平衡逆向移動(dòng)，所以M化學(xué)平衡常數(shù)大于N，故③正確；④為提高CO2的轉(zhuǎn)化率，平衡正向進(jìn)行，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，低的溫度下進(jìn)行反應(yīng)，平衡正向進(jìn)行，但催化劑的活性、反應(yīng)速率減小，故④錯(cuò)誤。

故答案為：①②④；

（3）若在密閉容器中充入體積比為 3：1的 H2 和CO2，設(shè)為3mol，1mol，則圖中M點(diǎn)時(shí)二氧化碳轉(zhuǎn)化率50%，

6H2(g)+2CO2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g)

起始量(mol) 3 1 0 0

變化量(mol) 1.5 0.5 0.25 1

平衡量(mol) 1.5 0.5 0.25 1

產(chǎn)物CH2=CH2的體積分?jǐn)?shù)=×100%=7.7%；

反應(yīng)前后氣體體積減小，若要進(jìn)一步提高乙烯的體積分?jǐn)?shù)，可采取的措施有增大壓強(qiáng)平衡正向進(jìn)行；

故答案為：7.7%，增大壓強(qiáng)；

（4）①CO2+H2OCO+H2+O2，二氧化碳中的碳元素化合價(jià)降低，被還原，水中的氫元素化合價(jià)降低被還原，反應(yīng)物中的氧元素化合價(jià)升高，被氧化，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣，與電源負(fù)極相連的電極a為陰極，與電源正極相連的電極b為陽極，a電極上是二氧化碳得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成。

故答案為：還原；

②將CO2轉(zhuǎn)化為高熱值的燃料CO，依據(jù)原子守恒分析反應(yīng)生成一氧化碳和氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2CO22CO+O2。

故答案為：2CO22CO+O2。