Question

【题目】科学家积极探索新技术对CO2进行综合利用。

Ⅰ．CO2可用来合成低碳烯烃：2CO2(g)+6H2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g) △H=akJ/mol

请回答：

（1）已知：H2和CH2=CH的燃烧热分别是285.8kJ/mol和1411.0kJ/mol，且H2O(g)H2O(（1）△H=-44.0kJ/mol，则a=_____________kJ/mol。

（2）在体积为1L的恒容密闭容器中，充入3molH2和1molCO2，测得温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图1所示。下列说法正确的是_____________。

A．平衡常数大小: KM < KN

B．其他条件不变,若不使用催化剂，则250℃时CO2的平衡转化率可能位于点M1

C．图1中M点时,乙烯的体积分数为7.7%

D．当压强或n(H2)/n(CO2)不变时均可证明化学反应已达到平衡状态

（3）保持温度不变,在体积为V L的恒容容器中以n(H2)∶n(CO2)=3∶1的投料比加入反应物,t0时达到化学平衡。请在图2中作出容器内混合气体的平均相对分子质量 随时间变化的图象。___________

Ⅱ．利用“Na-CO2”电池将CO2变废为宝。我国科研人员研制出的可充电“Na-CO2”电池,以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料,总反应为4Na+3CO22Na2CO3+C。放电时该电池“吸入”CO2,其工作原理如图3所示：

（4）放电时,正极的电极反应式为______。

（5）若生成的Na2CO3和C全部沉积在正极表面，当转移0.2mole-时，正极增加的质量为_______g

Answer 1

【答案】127.8 AC 11.2g

【解析】

（1）由H2和CH2=CH的燃烧热和H2O(g)H2O(（1）△H=-44.0kJ/mol，计算2CO2(g)+6H2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g) △H=akJ/mol；

（2）A．反应是放热反应，温度升高平衡逆向进行；

B．根据图象分析；

C．图中M点时二氧化碳的转化率50%，结合化学平衡三行计算列式得到；

D．混合气体的质量不变，体积不变，所以混合气体的密度始终不变；

（3）反应前混合气体的平均相对分子质量=12.5，随着反应进行，气体的物质的量减小，混合气体的平均相对分子质量增大，至t0时达到化学平衡，t1时将容器体积瞬间扩大至2VL，平衡向逆方向移动，t2时重新达平衡；

（4）据正极得电子发生还原反应书写电极方程式；

（5）据电极方程式得到两极的质量，进而求质量差。

(1)；；；

将方程式得；

故答案为：-127.8；

（2）A.升高温度二氧化碳的平衡转化率减低，则升温平衡逆向移动，所以M化学平衡常数大于N，故A正确；

B.由图象可知,其他条件不变,若不使用催化剂,则250℃时CO2的平衡转化率可能位于点M，故B错误；

C.若在密闭容器中充入体积比为 3:1的 H2 和CO2，设为3mol、1mol，则图中M点时二氧化碳转化率50%，

起始量 3 1 0 0

变化量 1.5 0.5 0.25 1

平衡量 1.5 0.5 0.25 1

产物C2H4的体积分数=×100%=7.7%，故图1中M点时，乙烯的体积分数为7.7%，故C正确；

D.混合气体的质量不变，体积不变，所以混合气体的密度始终不变，所以不能根据混合气体的密度来判断化学反应是否达到平衡状态，故D错误，故答案为：AC；

（3）反应前混合气体的平均相对分子质量=12.5,所以起点坐标为(0,12.5),随着反应进行,气体的物质的量减小,混合气体的平均相对分子质量增大,至t0时达到化学平衡,若全部转化为CH2=CH2和H2O平均相对分子质量==20，则t0达平衡时M应在区间(12.5,20),t1时将容器体积瞬间扩大至2VL,平衡向逆方向移动,t2时重新达平衡,平均相对分子质量减小,t2达平衡时M应大于12.5,所以图象为。

（4）正极得电子发生还原反应,故电极方程式；

故答案为：；

（5）正极发生的电极反应，，所以正极增加质量为11.2g；

故答案为11.2g。