[题目]CO2回收资源化利用是环保领域研宄的热点课题.(1)在FeO催化下.以CO2为原料制取炭黑(C)的太阳能工艺如图1所示.己知:①过程1生成lmolC(s)的反应热为△H1.②过程2反应:Fe3O4(s)3FeO(s)+l/2O2(g) △H2.上述以CO2为原料制取炭黑总反应的热化学方程式为 .若该反应的△S<0.请判断该反应是否为自发� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

【题目】CO2回收资源化利用是环保领域研宄的热点课题，

(1)在FeO催化下，以CO2为原料制取炭黑(C)的太阳能工艺如图1所示。

己知：①过程1生成lmolC(s)的反应热为△H1。

②过程2反应：Fe3O4(s)3FeO(s)+l/2O2(g) △H2。

上述以CO2为原料制取炭黑总反应的热化学方程式为____________，若该反应的△S<0，请判断

该反应是否为自发反应并说明理由___________________。

(2)以CO2为原料可以催化加氢合成低碳烯烃，利用CO2合成乙烯的反应方程式为：2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g) △H3。在常压下，以 FeCoMnK/BeO 作催化剂，按n(CO2)： n(H2)=l：3(总物质的量为4amol)的投料比充入密闭容器中发生反应。测得温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率影响情况如图2所示。

①下列说法不正确的是______________。

A. △H3<0；平衡常数：KM >KN

B.增加原催化剂的表面积，对平衡转化率无影响

C.生成乙烯的速率：v(M)有可能小于v(N)

D.若投料比改为n(CO2)：n(H2)=1：2，可以提高CO2的平衡转化率

E.若投料比不变，温度越低，反应一定时间后CO2的转化率越高

②250℃下，上述反应达平衡时容器体积为VL，则此温度下该反应的平衡常数为___________(用含a、V的代数式表示）。

③某温度下，n(C2H4)随时间(t)的变化趋势曲线如图3所示。其它条件相同时，若容器的体积为其一半，画出0～t1时刻n(C2H4)随时间(t)的变化趋势曲线。______

(3)以稀硫酸为电解质溶液，利用太阳能可将CO2电解转化为低碳烯烃，则电解生成丙烯时，阴极的电极反应为______________。

【答案】 CO2(g)=C(s)+O2(g) ΔH1+2ΔH2 该反应为非自发反应，因为该反应的ΔH>0，ΔS<0 DE K=V3/1.56a3或Kp=[3.253/1000×1.56] MPa-3 3CO2+18e-+18H+＝CH2=CH-CH3+6H2O

【解析】试题分析：(1).①过程1生成lmolC(s)的反应热为△H1，可知过程1的热化学方程式为 △H1 ；②过程2反应：Fe3O4(s)3FeO(s)+l/2O2(g) △H2 ；根据盖斯定律计算以CO2为原料制取炭黑总反应的焓变。根据反应方向判据分析反应能否自发进行；(2) ①根据图2可知，随温度升高CO2的平衡转化率减小，即升高温度平衡逆向移动，；催化剂对平衡移动无影响；根据图2可知，M点催化剂的催化效率大于N点；增大氢气的比例，可以提高CO2的转化率越。温度越低，反应速率越小；②根据图2可知，250℃下，CO2的平衡转化率为50%，根据 “三段式”计算平衡常数；③其它条件相同时，若容器的体积为其一半，压强增大反应速率加快，达到平衡用的时间减少，增大压强平衡正向移动，乙烯的平衡物质的量增大。(3)利用太阳能将CO2电解转化为低碳烯烃，阴极是二氧化碳得电子生成乙烯。

解析：(1).①过程1生成lmolC(s)的反应热为△H1，可知过程1的热化学方程式为 △H1 ；②过程2反应：Fe3O4(s)3FeO(s)+l/2O2(g) △H2 ；根据盖斯定律①+2×②，得CO2(g)=C(s)+O2(g) ΔH1+2ΔH2。该反应的ΔH>0，ΔS<0， ,所以该反应为非自发反应；

(2) ①根据图2可知，随温度升高CO2的平衡转化率减小，即升高温度平衡逆向移动，所以△H3<0；平衡常数：KM >KN，故A正确；催化剂对平衡移动无影响，故B正确；；根据图2可知，M点催化剂的催化效率大于N点，M点的温度低于M点，所以v(M)有可能小于v(N)，故C正确；增大氢气的比例，可以提高CO2的转化率越，若投料比改为n(CO2)：n(H2)=1：2，可以降低CO2的平衡转化率，故D错误。温度越低，反应速率越慢，反应一定时间后CO2的转化率可能较低，故E错误。②根据图2可知，250℃下，CO2的平衡转化率为50%，