Question

【題目】控制和治理CO2是解決溫室效應(yīng)及能源問題的有效途徑。

(1)研究表明，在Cu/ZnO催化劑存在下，CO2和H2 反應(yīng)生成液態(tài)甲醇和液態(tài)水，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為________________。

己知：H2(g)和CH3OH(l)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別為283.0 kJ mol-1和726. 5kJ mol-1

(2)已知：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) △H，在兩個(gè)固定容積均為2 L的密閉容器中以不同的氫碳比[]充入H2和CO2，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率a(CO2)與溫度的關(guān)系如圖所示。

①X_____________(填“大于”“小于”或“等于”) 2.0；

②若起始加入的CO2、H2的物質(zhì)的量分別為1mol和2mol，計(jì)算P點(diǎn)時(shí)的K=____________，

③比較P點(diǎn)和Q點(diǎn)的化學(xué)平衡常數(shù)：KP______KQ(填“大于”、“小于”或“等于”)，理由是_____________。

(3)以稀硫酸為電解質(zhì)溶液，惰性材料為電極，利用太陽能將CO2轉(zhuǎn)化為低碳烯烴，工作原理如圖所示。

①H+的移動(dòng)方向是_____________(填從左至右或從右至左)；

②產(chǎn)生乙烯的電極反應(yīng)式為____________________。

Answer 1

【答案】 3H2(g)+CO2(g)=CH3(OH)(l)+ H2O (l) H=-122. 5 kJ/mol 大于 512 (mol·L-1)-3 小于 由圖可知，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，因此，溫度升高，平衡左移，K值減小，Kp小于KQ 從右至左 2CO2+12H++12e- =C2H4+4H2O

【解析】（1）己知：H2(g)和CH3OH(l)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別為283.0 kJ mol-1和726. 5kJ mol-1，則

①H2(g)+1/2O2(g)=H2O (l) H=-283.0kJ/mol

②CH3(OH)(l) +3/2O2(g)＝CO2(g)+2H2O (l) H=-726. 5 kJ/mol

根據(jù)蓋斯定律可知①×3－②即得到CO2和H2反應(yīng)生成液態(tài)甲醇和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為3H2(g)+CO2(g)=CH3(OH)(1)+ H2O (l) H=-122. 5 kJ/mol；

(2)①溫度相同時(shí)增大氫氣濃度，提高CO2的轉(zhuǎn)化率，根據(jù)圖像可知X大于2.0；

② 2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)

起始濃度（mol/L）0.5 1 0 0

轉(zhuǎn)化濃度（mol/L）0.25 0.75 0.125 0.5

平衡濃度（mol/L）0.25 0.25 0.25 0.5

因此P點(diǎn)時(shí)的K=；

③升高溫度反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率降低，這說明正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，P點(diǎn)溫度高，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，則化學(xué)平衡常數(shù)：KP小于KQ(填“大于”、“”或“等于”)；

（3）①右側(cè)電極產(chǎn)生氧氣，氫氧根放電，是陽極，a是負(fù)極，b是正極。電解池中陽離子向陰極移動(dòng)，則氫離子的移動(dòng)方向是從右至左；②二氧化碳在陰極得到電子，結(jié)合氫離子轉(zhuǎn)化為乙烯，所以產(chǎn)生乙烯的電極反應(yīng)式為2CO2+12H++12e- =C2H4+4H2O。