Question

【題目】科學家利用“組合轉化”等技術對CO2進行綜合利用。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CO2的轉化率及催化劑的效率影響如圖所示，下列有關說法錯誤的是 ____________（填序號）。

①M點的速率最大

②溫度低于250℃時，隨溫度升高乙烯的產率增大

③M點時平衡常數比N點時平衡常數大

④為提高 CO2的轉化率應在盡可能低的溫度下進行反應

（3）若在密閉容器中充入體積比為 3∶1的H2和CO2，則圖中M點時，產物C2H4的體積分數為 ；若要進一步提高乙烯的體積分數，可采取的措施有 。

（4）利用高溫電解技術可將CO2轉化為高熱值的燃料CO氣體。

① 電極a發生的反應類型是 （填“氧化”或“還原”）反應。

② 高溫電解的總反應的化學方程式為_______。

Answer 1

【答案】（1）-127.8

（2）①②④

（3）7.7% (或者1/13)；增大壓強（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化學反應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錯誤；②溫度低于250℃時，隨溫度升高平衡逆向進行乙烯的產率減小，故②錯誤；③升高溫度二氧化碳的平衡轉化率減低，則升溫平衡逆向移動，所以M化學平衡常數大于N，故③正確；④為提高CO2的轉化率，平衡正向進行，反應是放熱反應，低的溫度下進行反應，平衡正向進行，但催化劑的活性、反應速率減小，故④錯誤。

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，設為3mol，1mol，則圖中M點時二氧化碳轉化率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

產物CH2=CH2的體積分數=×100%=7.7%；

反應前后氣體體積減小，若要進一步提高乙烯的體積分數，可采取的措施有增大壓強平衡正向進行；

故答案為：7.7%，增大壓強；

（4）①CO2+H2OCO+H2+O2，二氧化碳中的碳元素化合價降低，被還原，水中的氫元素化合價降低被還原，反應物中的氧元素化合價升高，被氧化，失去電子發生氧化反應生成氧氣，與電源負極相連的電極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生還原反應生成。

故答案為：還原；

②將CO2轉化為高熱值的燃料CO，依據原子守恒分析反應生成一氧化碳和氧氣，反應的化學方程式為：2CO22CO+O2。

故答案為：2CO22CO+O2。