隨着現代工業的發展，二氧化碳的處理成為科學研究的重點，回答下列問題：Ⅰ.有人提出利用H2還原CO2使其轉化為有...

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問題詳情：

隨着現代工業的發展，二氧化碳的處理成為科學研究的重點，回答下列問題：

Ⅰ.有人提出利用H2還原CO2使其轉化為有機化工的主要原料乙烯。

(1)查閲資料：H2的燃燒熱為285.8 kJ·mol－1，C2H4的燃燒熱為1411 kJ·mol－1,1 mol H2O(l)轉化為H2O(g)需吸收44 kJ的熱量。則反應6H2(g)＋2CO2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)　ΔH＝________kJ·mol－1。

(2)下圖是探究不同温度對CO2的轉化率和催化劑的催化效率影響的示意圖。

①生產中通常選用的温度最好是________，理由是____________________。

②圖中表示的化學平衡常數：M________N(填“>”“<”或“＝”)。

③250 ℃時，在2 L密閉容器中分別充入6 mol H2和2 mol CO2，到達平衡時體系中C2H4的體積分數為________(結果保留兩位有效數字)。

Ⅱ在一定條件下，能與H2合成二*醚：2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)。

(1)在1 L的密閉容器中分別充入2.5 mol H2與b mol CO2發生反應，在不同温度下達到平衡狀態時測得實驗數據如下表：

①到達平衡時若升高温度，則上述平衡向________方向移動(填“正反應”或“逆反應”)。

②轉化率：x________y(填“>”“<”或“＝”)。

(2)新型高效的二*醚燃料電池工作時總反應式：CH3OCH3＋3O2===2CO2＋3H2O。

①該電池的負極是________(填a或b)，負極電極反應式為_______________。

②利用該電池冶鋁，若製得金屬鋁54 g理論上消耗二*醚________g。

【回答】

*　Ⅰ.(1)－127.8　(2)①250 ℃　此時催化劑活*最高　②>　③7.7%

Ⅱ.(1)①逆反應　②>　(2)①a　CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋　②23

解析　Ⅰ.(1)根據H2(g)的燃燒熱為285.8 kJ·mol－1，則其熱化學方程式為：H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1①；CH2===CH2(g)的燃燒熱為1411.0 kJ·mol－1，其熱化學方程式為：C2H4(g)＋3O2(g)===2H2O(l)＋2CO2(g)　ΔH＝－1411.0 kJ·mol－1②；H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－44 kJ·mol－1③；利用蓋斯定律將①×6－②－③×4可得：6H2(g)＋2CO2(g)CH2===CH2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－127.8 kJ·mol－1。

(2)①化學反應速率隨温度的升高而加快，如題圖所示，催化劑的催化效率隨温度升高先增大後降低，所以從催化劑的反應活*和温度對速率、平衡的綜合影響的角度考慮，最好選擇250 ℃；

②升高温度，二氧化碳的平衡轉化率減小，則升温平衡逆向移動，所以M點化學平衡常數大於N點；

③在2 L密閉容器中分別充入6 mol H2和2 mol CO2，由圖可知250 ℃時，M點的二氧化碳轉化率為50%，由方程式可得

6H2(g)＋2CO2(g)CH2===CH2(g)＋4H2O(g)

3 1 0 0

1.5 0.5 0.25 1

產物CH2===CH2的體積分數＝×100%≈7.7%。

Ⅱ.(1)①分析表格可知，當CO2起始物質的量為1.25 mol時，温度越低，CO2的轉化率越大，説明降低温度平衡向正反應方向移動，故升高温度平衡向逆反應方向移動；

②由CO2起始物質的量為1.25 mol時，温度越高，CO2的轉化率越小，説明正反應是放熱反應，故結合表格可知w<32，x>33；由於CO2(g)、H2(g)按物質的量1∶3反應，H2(g)物質的量為2.5 mol，CO2的物質的量(b)越大，CO2的轉化率越小，則y<w，綜合上述分析可知x>33>32>w>y。

(2)①根據圖知交換膜是質子交換膜，則電解質溶液呈**，根據電子流動方向和*離子移動方向可知，電極a為負極、電極b為正極，負極上二*醚失去電子發生氧化反應生成二氧化碳，負極反應式為CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋；

②根據電子守恆，可以建立關係式4Al～12e－～CH3OCH3，由此可得，若製得金屬鋁54 g，理論上消耗*醇23 g。

知識點：化學反應速率化學平衡

題型：綜合題

標籤：科學研究 H2 CO2 二氧化碳轉化