Question

【題目】綜合利用CO2、CO對構建低碳社會有重要意義。

（1）利用H2 和CO在一定條件下發生如下反應：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）（放熱反應）。對此反應進行如下研究：在恒溫，體積為2L的密閉容器中分別充入1.2mol CO和1mol H2，10min后達到平衡，測得含有0.4mol CH3OH（g）。

①10min后達到平衡時CO的濃度為 ；

②10min內用H2表示的平均反應速率為 ；

③若要加快CH3OH的生成速率，可采取的措施有 （填一種合理的措施）

（2）利用H2 和CO2在一定條件下可以合成乙烯：6H2＋2CO2CH2＝CH2＋4H2O

①已知：4.4gCO2與H2完全轉化為CH2＝CH2和水（氣態）共放出6.39kJ的熱量，寫出該反應的熱化學方程式 。

②不同溫度對CO2的轉化率及催化劑的催化效率的影響如圖甲所示。

下列有關說法不正確的是 （填序號）。

A．不同條件下反應，N點的速率最大

B．溫度在約250℃時，催化劑的催化效率最高

C．相同條件下，乙烯的產量M點比N高

③若在密閉容器中充入體積比為 3∶1的 H2和CO2，則圖甲中M點時，產物CH2＝CH2的體積分數為 。（保留兩位有效數字）

（3）利用一種鉀鹽水溶液作電解質，CO2電催化還原為乙烯，如圖乙所示。在陰極上產生乙烯的電極反應方程式為 。

Answer 1

【答案】1）①0. 4mol/L（2）②0.04mol/（L．min）

③增大壓強（升高溫度、使用催化劑等合理均可）

（2）①6H2（g）＋2CO2（g）CH2＝CH2（g）＋4H2O（g） △H=-127.8 kJ/mol

②a ③7.7% 或0.077 （3）2CO2+12H++12e﹣=CH2=CH2+4H2O

【解析】試題分析：（1） CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始濃度mol/L：0.6 0.5 0

轉化濃度mol/L： 0.2 0.4 0.2

平衡濃度mol/L： 0.4 0.1 0.2

① 10min后達到平衡時CO的濃度為0．4mol/L；②10min內用H2表示的平均反應速率為：v===0.04mol/（L．min）；③若要加快CH3OH的生成速率，可采取的措施有：增大壓強（升高溫度、使用催化劑等等）

（2）①4.4gCO2與H2完全轉化為CH2＝CH2和水（氣態）共放出6.39kJ的熱量，2mol二氧化碳放出127.8 kJ 的熱量，則熱化學方程式為：6H2（g）＋2CO2（g）CH2＝CH2（g）＋4H2O（g）△H=-127.8 kJ/mol;②a．N點的溫度高，但是，催化劑的效率低，速率不一定最大，錯誤；b．根據圖象，溫度在約250℃時，催化劑的催化效率最高，正確；c．根據圖象，當溫度高于250℃，升高溫度二氧化碳的平衡轉化率減低，則平衡逆向移動，乙烯的產量M點比N高，正確；故選a；

③設開始投料n（H2）為3mol，則n（CO2）為1mol，所以當在M點平衡時二氧化碳的轉化率為50%，所以有6H2（g）＋2CO2（g）CH2＝CH2（g）＋4H2O（g）

開始 3 1 0 0

轉化 1.5 0.5 0.25 1

平衡 1.5 0.5 0.25 1

所以乙烯的體積分數為：0.25÷（1.5+0.5+0.25+1）×100%=7.7%；

（3）CO2在陰極上得電子生成乙烯，所以其電極反應方程式為：2CO2+12H++12e﹣== CH2=CH2+4H2O。