Question

【題目】“溫室效應(yīng)”是全球關(guān)注的環(huán)境問題之一。C02是目前大氣中含量最高的一種溫室氣體，C02的綜合利用是解決溫室及能源問題的有效途徑。

(1)研究表明C02和H2在催化劑存在下可發(fā)生反應(yīng)生成CH3OH。己知部分反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：CH3OH（g）+O2（g）= CO2（g）+2H2O（g）△H1=akJmol-，H2（g）+O2（g）=H2O（l）△H2，則CO2（g）+3H2（g）= CH3OH（g）+2H2O（l）△H=___kJmol-。

(2)C02催化加氫也能合成低碳烯烴：2C02(g)+6H2(g) =C2H4(g)+4H20(g)，不同溫度下 平衡時(shí)的四種氣態(tài)物質(zhì)的物質(zhì)的量如圖所示，曲線c表示的物質(zhì)為____(填化學(xué)式)。

(3)C02和H2在催化劑Cu/ZnO作用下可發(fā)生兩個(gè)平行反應(yīng)，分別生成CH3OH和CO。

反應(yīng)A: C02(g)+3H2(g) = CH30H(g)+H20(g)

反應(yīng)B: C02(g)+H2(g)=C0(g)+H20(g)

控制C02和H2初始投料比為1 : 3時(shí)，溫度對(duì)C02平衡轉(zhuǎn)化率及甲醇和CO產(chǎn)率的影響如圖所示。

①由圖可知溫度升高CO的產(chǎn)率上升，其主要原因可能是________。

②由圖可知獲取CH3OH最適宜的溫度是____________。下列措施不能提高C02轉(zhuǎn)化為CH3OH的平衡轉(zhuǎn)化率的有______(填字母)。

A.使用催化劑 B.增大體系壓強(qiáng) C.增大C02和出的初始投料比

(4)在催化劑表面通過施加電壓可將溶解在酸性溶液中的二氧化碳直接轉(zhuǎn)化為乙醇，則生成 乙醇的電極反應(yīng)式為_________。

(5)由C02制取C的太陽能工藝如圖所示�！盁岱纸庀到y(tǒng)”發(fā)生的反應(yīng)為 2Fe304 6Fe0+02↑。毎分解1mo;Fe304轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為______；“重整系統(tǒng)”發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______。

Answer 1

【答案】3b－a C2H4 反應(yīng)B正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，溫度升高平衡正向移動(dòng)，CO產(chǎn)率升高 250℃ AC 2CO2＋12H＋＋12e－=C2H5OH＋3H2O 2 mol 6FeO+CO22Fe3O4+C

【解析】

已知①CH3OH(g)+O2(g)═CO2(g)+2H2O(1)△H1=akJmol-1，②H2(g)+O2(g)=H2O(1)△H2=bkJmol-1；根據(jù)蓋斯定律知，②×3-①得：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)；

(2)根據(jù)圖知，升高溫度，氫氣物質(zhì)的量增大，說明平衡逆向移動(dòng)，則正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，a曲線隨著溫度升高，物質(zhì)的量增大，為二氧化碳，b、c隨著溫度升高其物質(zhì)的量降低，為生成物水、乙烯，但水的變化量大于乙烯，據(jù)此判斷c曲線代表物質(zhì)；

(3)①反應(yīng)B正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，溫度升高平衡正向移動(dòng)，CO產(chǎn)率升高；

②據(jù)圖示進(jìn)行分析250℃甲醇轉(zhuǎn)化率最高；由CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-53.7kJmol-8 可知提高CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH平衡轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使平衡向正向移動(dòng)，可降低溫度，增大濃度；

(4)電解時(shí)，二氧化碳在b極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成乙醇；

(5)該反應(yīng)中Fe元素化合價(jià)由+3價(jià)變?yōu)?/span>+2價(jià)，O元素化合價(jià)由-2價(jià)變?yōu)?/span>0價(jià)，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子和Fe3O4之間的關(guān)系式計(jì)算；根據(jù)圖知，反應(yīng)物是二氧化碳和FeO，生成物的四氧化三鐵和C，反應(yīng)條件是700K。

(1)已知①CH3OH(g)+O2(g)═CO2(g)+2H2O(1)△H1=akJmol-1，②H2(g)+O2(g)=H2O(1)△H2=bkJmol-1；根據(jù)蓋斯定律知，②×3-①得：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g))，則△H=(3b-a)kJmol-1；

(2)根據(jù)圖知，升高溫度，氫氣物質(zhì)的量增大，說明平衡逆向移動(dòng)，則正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，a曲線隨著溫度升高，物質(zhì)的量增大，為二氧化碳，b、c隨著溫度升高其物質(zhì)的量降低，為生成物水、乙烯，但水的變化量大于乙烯，所以b曲線代表H2O，c曲線代表乙烯；

(3)①由圖2可知溫度升高CO的產(chǎn)率上升，其主要原因可能是反應(yīng)B正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，溫度升高平衡正向移動(dòng)，CO產(chǎn)率升高；

(3)②據(jù)圖示進(jìn)行分析250℃甲醇轉(zhuǎn)化率最高，故獲取CH3OH最適宜的溫度是250℃；

A．使用催化劑，平衡不移動(dòng)，不能提高轉(zhuǎn)化率，故A錯(cuò)誤；

B、增大體系壓強(qiáng)，平衡向正方向移動(dòng)，提高甲醇轉(zhuǎn)化率，故B正確；

C、增大CO2和H2的初始投料比，可增大氫氣的轉(zhuǎn)化率，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率減小，故C錯(cuò)誤；

故答案為AC；

(4)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C2H5OH，電極反應(yīng)式為2CO2+12H++12e--=C2H5OH+3H2O；

(5)該反應(yīng)中Fe元素化合價(jià)由+3價(jià)變?yōu)?/span>+2價(jià)，O元素化合價(jià)由-2價(jià)變?yōu)?/span>0價(jià)，分解2mol四氧化三鐵轉(zhuǎn)移4mol電子，則分解1mol四氧化三鐵轉(zhuǎn)移2mol電子；根據(jù)圖知，反應(yīng)物是二氧化碳和FeO，生成物的四氧化三鐵和C，反應(yīng)條件是700K，反應(yīng)方程式為6FeO(S)+CO22Fe3O4(S)+C。