Question

【題目】“溫室效應”是全球關注的環(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)生反應生成CH3OH。己知部分反應的熱化學方程式如下：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 平衡時的四種氣態(tài)物質的物質的量如圖所示，曲線c表示的物質為____(填化學式)。

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

反應A: C02(g)+3H2(g) = CH30H(g)+H20(g)

反應B: C02(g)+H2(g)=C0(g)+H20(g)

控制C02和H2初始投料比為1 : 3時，溫度對C02平衡轉化率及甲醇和CO產率的影響如圖所示。

①由圖可知溫度升高CO的產率上升，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轉化為CH3OH的平衡轉化率的有______(填字母)。

A.使用催化劑 B.增大體系壓強 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化為乙醇，則生成 乙醇的電極反應式為_________。

(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)生的反應為 2Fe304 6Fe0+02↑。毎分解1mo;Fe304轉移電子的物質的量為______；“重整系統(tǒng)”發(fā)生反應的化學方程式為_______。

Answer 1

【答案】3b－a C2H4 反應B正反應是吸熱反應，溫度升高平衡正向移動，CO產率升高 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；根據蓋斯定律知，②×3-①得：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)；

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

(3)①反應B正反應是吸熱反應，溫度升高平衡正向移動，CO產率升高；

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

(4)電解時，二氧化碳在b極上得電子發(fā)生還原反應生成乙醇；

(5)該反應中Fe元素化合價由+3價變?yōu)?/span>+2價，O元素化合價由-2價變?yōu)?/span>0價，根據轉移電子和Fe3O4之間的關系式計算；根據圖知，反應物是二氧化碳和FeO，生成物的四氧化三鐵和C，反應條件是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)根據圖知，升高溫度，氫氣物質的量增大，說明平衡逆向移動，則正反應是放熱反應，a曲線隨著溫度升高，物質的量增大，為二氧化碳，b、c隨著溫度升高其物質的量降低，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的產率上升，其主要原因可能是反應B正反應是吸熱反應，溫度升高平衡正向移動，CO產率升高；

(3)②據圖示進行分析250℃甲醇轉化率最高，故獲取CH3OH最適宜的溫度是250℃；

A．使用催化劑，平衡不移動，不能提高轉化率，故A錯誤；

B、增大體系壓強，平衡向正方向移動，提高甲醇轉化率，故B正確；

C、增大CO2和H2的初始投料比，可增大氫氣的轉化率，二氧化碳的轉化率減小，故C錯誤；

故答案為AC；

(4)電解時，二氧化碳在b極上得電子發(fā)生還原反應生成C2H5OH，電極反應式為2CO2+12H++12e--=C2H5OH+3H2O；

(5)該反應中Fe元素化合價由+3價變?yōu)?/span>+2價，O元素化合價由-2價變?yōu)?/span>0價，分解2mol四氧化三鐵轉移4mol電子，則分解1mol四氧化三鐵轉移2mol電子；根據圖知，反應物是二氧化碳和FeO，生成物的四氧化三鐵和C，反應條件是700K，反應方程式為6FeO(S)+CO22Fe3O4(S)+C。