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） CH2＝CH2（g）＋4H2O（g） △H=a kJ·mol－1

⑴已知：①H2和CH2＝CH2的燃燒熱(△H)分別為－285.8kJ·mol－1和－1411kJ·mol－1

②H2O（g）= H2O（l） △H=－44 kJ·mol－1 則a＝ kJ·mol－1。

⑵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(shuō)法不正確的是______（填序號(hào)）。

①不同條件下反應(yīng)，N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實(shí)際反應(yīng)應(yīng)盡可能在較低的溫度下進(jìn)行，以提高

CO2的轉(zhuǎn)化率

⑶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CH2＝CH2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 。

⑷科學(xué)家開(kāi)發(fā)了一種新型陶瓷（主要成分為L(zhǎng)i4SiO4），在500℃時(shí)可高效吸收CO2，同時(shí)生成 Li2CO3；該材料在700℃時(shí)可再生循環(huán)。請(qǐng)寫(xiě)出表示該過(guò)程的化學(xué)方程式____________________。

Answer 1

【答案】⑴－127.8（2分）⑵①②④（2分）

⑶7.7% （2分）增大壓強(qiáng)（降低溫度）（1分）

⑷CO2+Li4SiO4Li2CO3+Li2SiO3（2分）

【解析】

試題分析：（1）H2和CH2=CH2的燃燒熱分別為285.8kJ/mol和1411kJ/mol，熱化學(xué)方程式為：

①H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l）△H=-285.8kJ/mol

②CH2=CH2（g）+3O2（g）→2CO2（g）+2H2O（l），△H=-1411kJ/mol

③H2O（g）=H2O（l）△H=-44kJ/mol

蓋斯定律計(jì)算①×6-②-③×4得到：6H2（g）+2CO2（g）CH2=CH2（g）+4H2O（g）△H=-127.8kJ/mol；

（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不正確；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不正確；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不正確；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)=0.25/(1.5+0.5+0.25+1)×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；

（4）科學(xué)家開(kāi)發(fā)了一種新型陶瓷（主要成分為L(zhǎng)i4SiO4），在500℃時(shí)可高效吸收CO2，同時(shí)生成 Li2CO3，該材料在 700℃時(shí)可再生循環(huán)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO2+Li4SiO4Li2CO3+Li2SiO3。