Question

【題目】CO2的富集與轉化是當今環境研究的熱點。

(1)化石燃料的燃燒是使大氣CO2濃度增加的原因之一。汽油中含有辛烷(C8H18)，1molC8H18(l)完全燃燒生成CO2(g)和H2O(l)，放出5518kJ熱量。寫出C8H18完全燃燒的熱化學方程式：__。

(2)一種富集CO2的過程如圖所示。

①氣體Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，CO2濃度最高的是___。

②反應Ⅱ的化學方程式是__。

(3)一定條件下，CO2和H2反應能生成C2H4，實現CO2向能源物質的轉化。

已知：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH<0

①上述反應的ΔH可根據C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(g)和__反應的焓變計算。

②研究溫度和壓強對CO2的平衡轉化率的影響，結果如圖所示。

X代表的物理量是__。比較L1與L2的大小，并說明依據__。

③相同條件下，CO2和H2還能發生其它反應：

反應a：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)

反應b：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)

……

Fe和Co(鈷)可作為該反應的催化劑。改變鐵鈷的物質的量比，測定相同時間內CO2的消耗率和含碳產物的占比，結果如下：

n(Fe)：n(Co)	CO2消耗率/%	含碳產物占比/%
		CO	C2H4	CH4
100：0	1.1	100	0	0
50：50	30.5	36.8	20.3	42.9
0：100	69.2	2.7	0.2	97.1

結合數據，推測催化劑中鈷的作用：__。

Answer 1

【答案】C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-5518kJ/mol Ⅲ K2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2KOH 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) 溫度 反應2CO2(g)＋6H2(g)=C2H4(g)＋4H2O(g)是氣體體積縮小的反應，當溫度一定時，增大壓強，平衡正向移動，CO2的平衡轉化率增大 鈷能使反應物分子更易轉化為活化分子，加快CO2被H2還原的反應速率；同時使CO2被H2還原得更充分，易生成含氫量高的CH4，提高烴的選擇性

【解析】

根據熱化學方程式書寫要求，完成書寫，注意燃燒熱的熱化學方程式系數；根據圖示信息分析過程反應，確定氣體的組成及涉及的反應書寫；根據蓋斯定律分析；結合反應特點分析壓強和溫度對平衡的影響；根據表格數據分析Co的比例對反應物消耗率和產物比例的影響確定。

(1)1molC8H18(l)完全燃燒生成CO2(g)和H2O(l)，放出5518kJ熱量，該反應的熱化學方程式為：C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-5518kJ/mol，故答案為：C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-5518kJ/mol；

(2)由過程圖示可知氣體I與氫氧化鉀反應，其中含有的二氧化碳被氫氧化鉀吸收轉變成碳酸鉀，氣體II中為其他氣體，碳酸鉀與物質a氫氧化鈣反應，產生碳酸鈣沉淀b，碳酸鈣高溫分解得到氣體III(較純凈的二氧化碳)，因此氣體III中，二氧化碳的濃度最大，故答案為：III；

②由以上分析，反應II為碳酸鉀與氫氧化鈣的反應，反應方程式為：K2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2KOH，故答案為：K2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2KOH；

(3)①由蓋斯定律可知，該反應2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)，可由C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(g)與2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)得到，故答案為：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)；

②若X為壓強，由圖像可知隨X的增大，二氧化碳轉化率減小，說明反應逆向移動，而該反應正向氣體分子數減小，增大壓強平衡正向移動，因此X不是壓強，應為溫度，故答案為：溫度；反應2CO2(g)＋6H2(g)=C2H4(g)＋4H2O(g)是氣體體積縮小的反應，當溫度一定時，增大壓強，平衡正向移動，CO2的平衡轉化率增大；

③由表格信息可知，Co的占比越高，二氧化碳的消耗率越大，可知Co有利用二氧化碳轉變成有機產物，同時Co的占比越高產物中甲烷的含量越高，可知Co對反應有一定的選擇性，Co在反應中的作用為：鈷能使反應物分子更易轉化為活化分子，加快CO2被H2還原的反應速率；同時使CO2被H2還原得更充分，易生成含氫量高的CH4，提高烴的選擇性，故答案為：鈷能使反應物分子更易轉化為活化分子，加快CO2被H2還原的反應速率；同時使CO2被H2還原得更充分，易生成含氫量高的CH4，提高烴的選擇性；