Question

【題目】“綠色”和“生態(tài)文明”是未來的發(fā)展主題，而CO2的有效利用可以緩解溫室效應，解決能源短缺問題；

(1)在新型納米催化劑 Na-Fe3O4，和HMCM-22的表面將CO2先轉化為烯烴再轉化為烷烴，已知CO2轉化為CO的反應為CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H=+41kJ/mol；

2 CO2 (g)+6H2(g)=C2H4(g)+4 H2O (g) △H=－128kJ/mol

則CO轉化為C2H4的熱化學方程式為______________________。

(2)用氨水捕捉煙氣中的CO2生成NH4CO3。通常情況下，控制反應溫度在35℃-40℃范圍內(nèi)的原因___________。

(3)有科學家提出可利用FeO吸收CO2，6FeO(s)+CO2(g)2Fe3O4(s)+C(s) K1(平衡常數(shù))，對該反應的描述正確的是______

a．生成 1mol Fe3O4時電子轉移總數(shù)為2NA

b．壓縮容器體積，可增大CO2的轉化率，c(CO2)減小

C．恒溫恒容下，氣體的密度不變可作為平衡的標志

d．恒溫恒壓下，氣體摩爾質量不變可作為平衡的標志

(4)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H，一定條件下，向2L恒容密閉容器中充入1 molCO2和3mo1H2。在不同催化劑作用下發(fā)生反應I、反應II、反應II，相同時間內(nèi)CO2的轉化率隨溫度變化如圖所示：

①活化能最小的為___________(填“反應I”、“反應II”、“反應III”)。

②b點反應速率v(正)___________v(逆)(填“>”、“=”或“<”)。

③T4溫度下該反應的衡常數(shù)___________(保留兩位有效數(shù)字)

④CO2的平衡轉化率與溫度、壓強的關系如圖所示：則該反應為___________(放熱反應、吸熱反應)；P1___________P2(填“>”、“=”或“<”)

(5)用NaOH溶液吸收CO2所得飽和碳酸鈉溶液可以對廢電池屮的鉛膏(主要成PbSO4)進行脫硫反應。已知Ksp(PbSO4)=1.6×10-8，Ksp(PbCO3)=7.4×10－14，PbSO4(s)+CO32－(aq)PbCO3(s)+SO42－(aq)，則該反應的平衡常數(shù)K=___________(保留兩位有效數(shù)字)：若在其溶液中加入少量Pb(NO3)2晶體，則c(SO42－)：c(CO32－)的比值將___________(填“增大”、“減小”或“不變”)。

Answer 1

【答案】2CO(g)+4H2(g) =C2H4(g)+2H2O(g)△H=-210kJ/mol 防止NH4HCO3分解，低于35℃反應速率慢高于40℃分解(或溫度太高，氣體物質的溶解性降低) ac 反應I > 59.26(或1600/27) 放熱反應 < 2.16×105 不變

【解析】

（1）已知CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H=+41kJ/mol①；2CO2(g)+6H2(g)=C2H4(g)+4H2O(g) △H=－128kJ/mol②；由蓋斯定律②-①×2可得：2CO(g)+4H2(g)=C2H4(g)+2H2O(g) △H=（-128kJ/mol）-（+41kJ/mol）×2=-210kJ/mol，則CO轉化為C2H4的熱化學方程式為2CO(g)+4H2(g)=C2H4(g)+2H2O(g) △H=-210kJ/mol，

故答案為：2CO(g)+4H2(g)=C2H4(g)+2H2O(g) △H=-210kJ/mol。

（2）通常情況下，控制反應溫度在35℃-40℃范圍內(nèi)，因為溫度低于35℃，反應速率慢；高于40℃，NH4HCO3受熱易分解(或溫度太高，氣體物質的溶解性降低)，故答案為：防止NH4HCO3分解，低于35℃反應速率慢高于40℃分解(或溫度太高，氣體物質的溶解性降低)。

（3）a.由6FeO(s)+CO2(g)2Fe3O4(s)+C(s)可知，反應方程式FeO中鐵元素化合價+2升至Fe3O4中+8/3，CO2由+4降至C中碳元素的0價，每生成1molC轉移電子4mol，生成Fe3O42mol，則生成1molFe3O4轉移電子2mol，電子轉移總數(shù)為2NA，故a正確；

b.壓縮容器體積實質為增大壓強，反應前后氣體體積減小，平衡向逆反應方向移動，CO2的轉化率減小，c(CO2)增大，故b錯誤；

c.恒溫恒容下，氣體的密度ρ=m/V，若密度不變，說明CO2的質量不變，則CO2的濃度不變，可以作為達到平衡的標志，故c正確；

d.恒溫恒壓下，氣體摩爾質量M=m/n，摩爾質量不變不能作為達到平衡的標志，故d錯誤。

故答案為：ac。

（4）①相同溫度下，相同時間內(nèi)反應I中CO2的轉化率越大，所以催化效果最佳的是反應I，活化能也最小，故答案為：反應I。

②b點要達到平衡，CO2的轉化率增大，反應正向進行，故反應速率v(正)＞v(逆)，故答案為：＞。

③一定條件下，向2L恒容密閉容器中充入1molCO2和3mo1H2，由圖像可知，T4溫度下，CO2的平衡轉化率為80%，則轉化的CO2的物質的量濃度為1mol/2L×80%=0.4mol/L，

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

開始（mol/L） 0.5 1.5 0 0

轉化（mol/L） 0.4 1.2 0.4 0.4

平衡（mol/L） 0.1 0.3 0.4 0.4

T4溫度下該反應的平衡常數(shù)K=c(CH3OH)c(H2O)/c3(H2)c(CO2)=0.4×0.4/(0.3)3×0.1=59.26，故答案為：59.26(或1600/27)。

④由圖可知，相同壓強時，溫度越高，CO2的轉化率越小，可以知道該反應為放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，△H<0；由反應可知，減小壓強平衡逆向移動，由圖可知，相同溫度時，P2對應的轉化率增大，P1<P2，即該反應為氣體體積減小的反應，壓強越大，轉化率越大，故答案為：放熱反應，<。

（5）根據(jù)方程式PbSO4(s)+CO32－(aq)PbCO3(s)+SO42－(aq)可知反應的平衡常數(shù)K=c(SO42-)/c(SO42-)=c(SO42-)c(Pb2+)/c(SO42-)c(Pb2+)= Ksp(PbSO4)/Ksp(PbCO3)=1.6×10-8/7.4×10－14=2.16×105，若在其溶液中加入少量Pb(NO3)2晶體，由于平衡常數(shù)只與溫度有關系，則根據(jù)該反應的平衡常數(shù)表達式可知c(SO42－)：c(CO32－)的比值不變，故答案為：2.16×105，不變。