Question

【題目】中國(guó)政府承諾，到2020年，單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～50%。減少CO2排放是一項(xiàng)重要課題。

（1）碳酸二甲酯(CH3OCOOCH3，簡(jiǎn)稱DMC)是一種應(yīng)用前景廣泛的新材料，用甲醇、CO、CO2在常壓、70～120 ℃和催化劑條件下合成DMC。

已知：①CO(g) ＋1/2O2(g) === CO2(g) ΔH1＝－283.0 kJ·mol－1

②H2O(l)===H2O(g)　ΔH2＝＋44.0 kJ·mol－1

③2CH3OH(g)＋CO2(g) CH3OCOOCH3(g)＋H2O(g)　ΔH3＝－15.5 kJ·mol－1

則2CH3OH(g)＋CO(g)＋1/2O2(g) CH3OCOOCH3(g)＋H2O(l)　ΔH＝________。

（2）在2L的密閉容器中通入2 mol CH3OH和1 mol CO2，按反應(yīng)③合成DMC，一定條件下，平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率如圖所示，則：

①A點(diǎn)的平衡常數(shù)為_________________

②v(A)、v(B)、v(C)由快到慢的順序?yàn)?/span>__________________；

③下列能說(shuō)明在此條件下反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是________。

A．2v正(CH3OH)＝v逆(CO2)

B．CH3OH與CO2的物質(zhì)的量之比保持不變

C．恒容條件，容器內(nèi)氣體的密度保持不變

D．各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)保持不變

（3）CO2經(jīng)催化加氫可以生成低碳烴，主要有以下兩個(gè)競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)：

反應(yīng)Ⅰ：CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g)

反應(yīng)Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g) C2H4(g)＋4H2O(g)

為分析催化劑對(duì)反應(yīng)的選擇性，在1 L密閉容器中充入1 mol CO2和2 mol H2，測(cè)得有關(guān)物質(zhì)的物質(zhì)的量隨溫度變化如圖所示。

①該催化劑在較低溫度時(shí)主要選擇________(填“反應(yīng)Ⅰ”或“反應(yīng)Ⅱ”)。

②用惰性電極電解強(qiáng)酸性的二氧化碳水溶液可得到乙烯，其原理如圖所示。b電極上的電極反應(yīng)式為________________________________。

Answer 1

【答案】－342.5 kJ·mol－1 1 v(C)＞v(B)＞v(A) D 反應(yīng)Ⅰ 2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O

【解析】

（1）目標(biāo)反應(yīng)可由得到，根據(jù)蓋斯定律，所求反應(yīng)的焓變?yōu)?/span>，

故答案為：－342.5 kJ·mol－1；

（2）①A點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率為50%，列三段式，

則A點(diǎn)的平衡常數(shù)為；

②該反應(yīng)為氣體分子數(shù)減少的反應(yīng)，壓強(qiáng)越大轉(zhuǎn)化率越高，故 ，A、B兩點(diǎn)溫度相同，C點(diǎn)溫度最高，故 ；

③A、 ，正逆反應(yīng)速率不相等，故A錯(cuò)；

B、因甲醇和二氧化碳的初始投料比為2:1，反應(yīng)消耗也是2:1，故甲醇和二氧化碳的物質(zhì)的量之比始終是2:1，故甲醇與二氧化碳的物質(zhì)的量之比保持不變無(wú)法判斷反應(yīng)是否是平衡狀態(tài)，B錯(cuò)；

C、恒容時(shí)，總體積不變，根據(jù)質(zhì)量守恒，氣體總質(zhì)量保持不變，故氣體密度始終不變，無(wú)法判斷是否平衡狀態(tài)，C錯(cuò)；

D、各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)保持不變，說(shuō)明各組分的量不再變化，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)，D正確；

故答案為：1；；D；

（3）①根據(jù)圖像，在溫度低的時(shí)候，生成比要多，該催化劑在較低溫度時(shí)主要選擇反應(yīng)Ⅰ；

②b電極連接電源負(fù)極，為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，二氧化碳在酸性環(huán)境中轉(zhuǎn)化為，故電極反應(yīng)式為：；

故答案為：反應(yīng)Ⅰ；。