Question

14．二氧化碳的回收利用是環(huán)保領(lǐng)域研究熱點(diǎn)．

（1）在太陽(yáng)能的作用下，以CO₂為原料制取炭黑的流程如圖1所示．總反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO₂$\frac{\underline{\;太陽(yáng)能\;}}{FeO}$C+O₂．
（2）在催化劑M的作用下，CO₂和H₂同時(shí)發(fā)生下列兩個(gè)反應(yīng)：
a.2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₂=CH₂（g）+4H₂O（g）△H＜0
b.2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）△H＜0
圖2是乙烯在相同時(shí)間內(nèi)，不同溫度下的產(chǎn)率，則高于460℃時(shí)乙烯產(chǎn)率降低的原因可能是AC（填序號(hào)）．
A．催化劑M的活性降低B．a(chǎn)反應(yīng)的平衡常數(shù)變大
C．生成甲醚的量增加    D．b反應(yīng)的活化能增大
（3）CO₂經(jīng)過(guò)催化氫化合成乙烯反應(yīng)為：2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₂=CH₂（g）+4H₂O（g）△H＜0
在密閉容器中充入2mol CO₂和nmol，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)，CO₂的轉(zhuǎn)化率與溫度、投料比X=[$\frac{n（{H}_{2}）}{n（C{O}_{2}）}$]的關(guān)系如圖3所示．
①投料比X₁＞X₂（填“＞”、“＜”或“=”下同），平衡常數(shù)K_A、K_B、K_C的大小關(guān)系為K_A＞K_B=K_C；
②TK時(shí)，某密閉容器發(fā)生上述反應(yīng)，反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的濃度如表：

時(shí)間/min 濃度/mol•L-1	0	10	20	30	40	50
H2（g）	6.00	5.40	5.10	9.00	8.40	8.40
CO2（g）	2.00	1.80	1.70	3.00	2.80	2.80
CH2=CH2（g）	0	0.10	0.15	0.50	0.60	0.60

20～30min間只改變了某一條件，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是縮小容器體積．該溫度下0～10min內(nèi)H₂的反應(yīng)速率為0.06mol•L^-1•min^-1．

Answer 1

分析 （1）在700K條件下，CO₂和FeO發(fā)生反應(yīng)生成C和Fe₃O₄，過(guò)程1中Fe₃O₄分解生成FeO和O₂，所以整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中FeO作催化劑，根據(jù)反應(yīng)物和生成物及反應(yīng)條件書(shū)寫(xiě)方程式；
（2）根據(jù)影響產(chǎn)物產(chǎn)率的因素只能是引起平衡移動(dòng)的因素，根據(jù)平衡移動(dòng)原理來(lái)解釋?zhuān)?br />（3）①相同條件下，投料比[X=$\frac{n（{H}_{2}）}{n（C{O}_{2}）}$]越大，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率越大，據(jù)此判斷X₁、X₂的相對(duì)大�。辉摲磻�(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越高其平衡常數(shù)越��；
②20～30min間氫氣、CO的濃度都增大，且增大倍數(shù)相同，應(yīng)為縮小容器體積；該溫度下0～10min內(nèi)H₂濃度變化0.6mol/L，以此計(jì)算濃度．

解答 解：（1）在700K條件下，CO₂和FeO發(fā)生反應(yīng)生成C和Fe₃O₄，過(guò)程1中Fe₃O₄分解生成FeO和O₂，所以整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中FeO作催化劑，根據(jù)反應(yīng)物和生成物及反應(yīng)條件書(shū)寫(xiě)方程式為CO₂$\frac{\underline{\;太陽(yáng)能\;}}{FeO}$C+O₂，
故答案為：CO₂$\frac{\underline{\;太陽(yáng)能\;}}{FeO}$C+O₂；
（2）影響產(chǎn)物產(chǎn)率的因素只能是引起平衡移動(dòng)的因素，反應(yīng)的活化能增大因素都是和催化劑有關(guān)的因素，催化劑只能改變反應(yīng)速率，不會(huì)引起平衡移動(dòng)，乙烯產(chǎn)率不會(huì)影響，反應(yīng)的平衡常數(shù)變大是溫度的變化引起的，反應(yīng)是放熱的，平衡常數(shù)變大是因?yàn)樯�高溫度，不符合題意，
故選AC；
（3）①相同條件下，投料比[X=$\frac{n（{H}_{2}）}{n（C{O}_{2}）}$]越大，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率越大，根據(jù)圖知，相同溫度下X₁的轉(zhuǎn)化率大于X₂，所以X₁＞X₂；該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越高其平衡常數(shù)越小，溫度A＜B，所以平衡常數(shù)A＞B，A、C溫度相同，平衡常數(shù)相同，
故答案為：＞； K_A＞K_B=K_C；
②20～30min間氫氣、CO的濃度都增大，且增大倍數(shù)相同，應(yīng)為縮小容器體積，該溫度下0～10min內(nèi)H₂濃度變化0.6mol/L，則反應(yīng)速率為$\frac{0.6mol/L}{10min}$=0.06mol•L^-1•min^-1，
故答案為：縮小容器體積； 0.06mol•L^-1•min^-1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、化學(xué)平衡的影響因素等知識(shí)點(diǎn)，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力，注意把握?qǐng)D象的分析，難度中等．