[题目]所倡导的是全球绿色.低碳.如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2引起了全世界的普遍重视.为减小和消除CO2对环境的影响.一方面世界各国都在限制其排放量.另一方面科学家加强了对CO2创新利用的研究.二氧化碳的捕集.利用是我国能源领域的一个重要战略方向.(1)科学家提出由CO2制取C的太阳能工艺如图14 � 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

【题目】《巴黎协定》所倡导的是全球绿色、低碳。如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2引起了全世界的普遍重视。为减小和消除CO2对环境的影响，一方面世界各国都在限制其排放量，另一方面科学家加强了对CO2创新利用的研究。二氧化碳的捕集、利用是我国能源领域的一个重要战略方向。

（1）科学家提出由CO2制取C的太阳能工艺如图14 甲所示，总反应的化学方程式为_________________________________。

（2）CO2经催化加氢可合成低碳烯烃，合成乙烯的反应为2CO2(g)+6H2(g)=C2H4(g)+4H2O(g) ΔH。

向1L恒容密闭容器中充入2mol CO2(g)和n mol H2(g)，在一定条件下发生该反应。CO2的转化率与温

度、投料比[x=]的关系如图乙所示。

①该反应的ΔH__________0（填“＞”、“＜”或“=”）。

②为提高CO2的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是____________（写1条即可）。

③图中X1_________X2（填“<”“>”.或“=”，下同）。

④若图乙中B点的投料比为2，则500℃时的平衡常数K(B)=_________________。

（3）工业上用CO2生产甲醇燃料，进一步可合成二甲醚。已知：298K和101kPa条件下，

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(l) △H=-akJmol-1

2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=-bkJmol-1

CH3OH(g)=CH3OH(l) △H=-ckJmol-1

①CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式为________________________________。

②合成二甲醚的总反应为2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H=-130.8kJmol-1。一定条件下，该反应达到平衡状态后，若改变反应的某一个条件，下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是_____________（填序号）。

a.逆反应速率先增大后减小 b.H2的转化率增大 c.反应物的体积百分含量减小

③在某压强下，合成二甲醚的反应在不同温度、不同投料比时，CO2的平衡转化率如图所示。T1温度下，将6molCO2和12mol H2充入2L的密闭容器中，5min后反应达到平衡状态，则0~5min内的平均反应速率v(CH3OCH3)=____________；KC、KD、KE三者之间的大小关系为___________________。

【答案】 CO2C+O2 ＜增大压强或增大c(H2)（或其他合理答案）＞ 8L3·mol3 CH3OH(l)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) b 0.18mol/(L·min) KC=KE>KD

【解析】（1）由图14 甲可知，反应物是CO2，生成物是C和O2，FeO是催化剂，总反应的化学方程式为CO2C+O2。

（2）由图中信息可知，CO2的转化率随温度升高而减小，故该反应为放热反应。①该反应的ΔH＜0。②为提高CO2的平衡转化率，除改变温度外，还可以增大c(H2)使平衡向正反应方向移动；因为该反应的正反应为气体分子数减少的反应，故还可采取的措施是增大压强使平衡向正反应方向移动。③由图中信息可知，在相同温度下，X1对应的CO2的平衡转化率较大，所以图中X1>X2。④若图乙中B点的投料比为2，则该1L恒容密闭容器中充入2mol CO2(g)和4 mol H2(g)。由图可知，CO2的平衡转化率为50%，则500℃时，CO2的变化量为1mol，变化量之比等于化学计量数之比，故H2、C2H4、H2O的变化量分别为3 mol、0.5 mol、2 mol，CO2、H2、C2H4、H2O的平衡量分别为1mol、1 mol、0.5 mol、2 mol，CO2、H2、C2H4、H2O的平衡浓度分别为1mol/L、1 mol/L、0.5 mol/L、2 mol/L，所以，该温度下的平衡常数K(B)= 8L3·mol3。

（3）①已知：298K和101kPa条件下，①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(l)；△H=-akJmol-1 ②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=-bkJmol-1；③CH3OH(g)=CH3OH(l) △H=-ckJmol-1。根据盖斯定律，由② -①-③可得CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式为CH3OH(l)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) 。

②合成二甲醚的总反应为2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H=-130.8kJmol-1。一定条件下，该反应达到平衡状态后，若改变反应的某一个条件后：a.逆反应速率先增大后减小，则平衡向逆反应方向移动；b.H2的转化率增大，平衡向正反应方向移动；c.反应物的体积百分含量减小，可能是因为减小了反应物的浓度平衡向逆反应方向移动，也可能是加压或降温使平衡向正反应方向移动。综上所述，能说明平衡一定向正反应方向移动的是b。

③span>T1温度下，将6molCO2和12mol H2充入2L的密闭容器中，则投料比为2，由图可知，5min后反应达到平衡状态时，CO2的平衡转化率为60%，CO2的变化量为3.6mol，CH3OCH3的变化量为1.8mol，则0~5min内的平均反应速率v(CH3OCH3)= 0.18mol/(L·min)；合成二甲醚的总反应为放热反应，其平衡常数随温度升高而在减小，温度相同K相同。投料比相同时，T1温度下的CO2的平衡转化率较大，所以，所以T1< T2，KC、KD、KE三者之间的大小关系为KC=KE>KD。