Question

【題目】二氧化碳的有效回收利用，既能夠緩解能源危機(jī)，又可減少溫室效應(yīng)的影響，具有解決能源問題及環(huán)保問題的雙重意義。請回答下列問題：

（1）CO2的電子式為___________。

（2）Zn/ZnO熱化學(xué)循環(huán)還原CO2制CO的原理如下圖：

①從循環(huán)結(jié)果看，能量轉(zhuǎn)化的主要方式是_________________________________。

②反應(yīng)2CO2(g)=2 CO(g) +O2(g) △H=___________kJ·mol－1。

（3）二甲醚是重要的有機(jī)中間體，在一定條件下利用CO2與H2可直接合成二甲醚：

2CO2(g)+6H2(B)CH3OCH3(g)+3H2O(g)，當(dāng)n(H2)/n(CO2)=3時(shí)，實(shí)驗(yàn)測得CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度及壓強(qiáng)變化如下圖所示。

①該反應(yīng)的△H___________0(填“>”或“<")。

②上圖中的壓強(qiáng)(p)由大到小的順序?yàn)?/span>___________。

③若在1L密閉容器中充入0.2molCO2和0.6molH2，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率對應(yīng)上圖中的A點(diǎn)，則在此溫度下，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為___________(保留整數(shù))。

④合成二甲醚過程中往往會生成一氧化碳，合成時(shí)選用硅鋁混合物作催化劑，硅鋁比例不同，生成二甲醚或一氧化碳的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)不同。硅鋁比與產(chǎn)物選擇性如下圖所示。

圖中A點(diǎn)和B點(diǎn)的化學(xué)平衡常數(shù)比較：KA___________KB(填“>、=、<")。根據(jù)以上兩條曲線，寫出其中一條變化規(guī)律：____________________________________________。

（4）利用電化學(xué)原理將H2O和CO2轉(zhuǎn)化為O2和燃料(C3H8O)的實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示。a電極的電極反應(yīng)式為_________________________________。

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Answer 1

【答案】 太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 564 < p1>p2>p3 23 = a.溫度越高，二甲醚的選擇性(或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))越大；b.低溫時(shí)硅鋁比對二甲醚的選擇性(或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))影響不大，高溫時(shí)隨著硅鋁比增大，二甲醚的選擇性(或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))先增大后減小。 3CO2+18H++18e-=C3H8O+5H2O

【解析】

（1）可以根據(jù)價(jià)鍵規(guī)則書寫CO2的電子式，注意檢查是否滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；

（2）仔細(xì)分析圖像可知在太陽能的作用下實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)2CO2(g)= 2CO(g)+O2(g)，再利用蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算；

(3)①依據(jù)圖像，隨溫度升高，CO的轉(zhuǎn)化率降低確定反應(yīng)為放熱反應(yīng)；

②2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)正反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，溫度一定時(shí)，壓強(qiáng)越大，CO2的轉(zhuǎn)化率越大；

③根據(jù)A點(diǎn)，利用三段式法計(jì)算平衡常數(shù)；

④平衡常數(shù)只受溫度影響，圖中280℃下的A點(diǎn)和B點(diǎn)的平衡常數(shù)相等；從圖中兩條曲線的變化趨勢及對比情況可以看出：230℃的曲線變化相對平緩，280℃的曲線變化程度較大且先升后降，280℃二甲醚物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)較大，溫度升高，二甲醚的物質(zhì)的量濃度的變化受影響的程度也有所改變；

（4）a與電源負(fù)極相連，所以a是陰極，CO2發(fā)生還原反應(yīng)生成C3H8O，據(jù)此書寫電極反應(yīng)式。

（1）根據(jù)價(jià)鍵規(guī)則，CO2的電子式為；

正確答案：。

（2）仔細(xì)分析圖像可知在太陽能的作用下實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)2CO2(g)= 2 CO(g) +O2(g)，所以實(shí)現(xiàn)了太陽能向化學(xué)能轉(zhuǎn)化；利用蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算將已知兩個(gè)熱化學(xué)方程式相加后再乘以2即得2CO2(g)= 2 CO(g) +O2(g) △H=564kJ/mol；

正確答案：太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 564。

(3) ①依據(jù)圖像，隨溫度升高，CO的轉(zhuǎn)化率降低，確定反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH<0；

正確答案：＜。

②2CO2(g)+6H2(B)CH3OCH3(g)+3H2O(g)正反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，溫度一定時(shí)，壓強(qiáng)越大，CO2的轉(zhuǎn)化率越大，根據(jù)圖像溫度相同時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率：p1>p2>p3，則圖中壓強(qiáng)由大到小的順序?yàn)?/span>p1>p2>p3；

正確答案：p1>p2>p3。

③根據(jù)A點(diǎn)，利用三段式法計(jì)算平衡常數(shù)；

2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)

起始量（mol/L）0.2 0.6 0 0

反應(yīng)量（mol/L）0.1 0.3 0.05 0.15

平衡梁（mol/L）0.1 0.3 0.05 0.15

K=≈23；

正確答案：23。

④平衡常數(shù)只受溫度影響，圖中280℃下的A點(diǎn)和B點(diǎn)的平衡常數(shù)相等；從圖中兩條曲線的變化趨勢及對比情況可以看出：230℃的曲線變化相對平緩，280℃的曲線變化程度較大且先升后降，280℃二甲醚物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)較大，溫度升高，二甲醚的物質(zhì)的量濃度的變化受影響的程度也有所改變等，故可以概括為：a.溫度越高，二甲醚的選擇性越大；b.低溫時(shí)硅鋁比對二甲醚的選擇性影響不大，高溫時(shí)隨著硅鋁比增大，二甲醚的選擇性先增大后減��；

正確答案：a.溫度越高,二甲醚的選擇性(或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))越大；b.低溫時(shí)硅鋁比對二甲醚的選擇性(或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))影響不大，高溫時(shí)隨著硅鋁比增大，二甲醚的選擇性(或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))先增大后減小。

（4）a與電源負(fù)極相連，所以a是陰極，CO2發(fā)生還原反應(yīng)生成C3H8O，電極反應(yīng)式為3CO2+18H++18e-=C3H8O+5H2O；

正確答案：3CO2+18H++18e-=C3H8O+5H2O。