题目内容
【题目】2019年国际非政府组织“全球碳计划”12月4日发布报告：研究显示，全球二氧化碳排放量增速趋 缓。CO2的综合利用是解决温室问题的有效途径。
（1）一种途径是将CO2转化成有机物实现碳循环。如：
△H3=____
（2）CO2甲烷化反应是由法国化学家Paul Sabatier提出的，因此，该反应又叫Sabatier反应。CO2催化氢化 制甲烷的研究过程如下：
①上述过程中，产生H2反应的化学方程式为____
②HCOOH是CO2转化为CH4的中间体：CO2
HCOOH
CH4。当镍粉用量增加10倍后，甲酸的产量迅速减少，当增加镍粉用量时，CO2镍催化氢化制甲烷的两步反应中反应速率增加较大的一步是_____填“I”或“Ⅱ”）。
（3）CO2经催化加氢可以生成低碳烃，主要有两个竞争反应：
反应I: 
反应Ⅱ：
在1 L恒容密闭容器中充人1 mol CO2和4 mol H2，测得平衡时有关物质的物质的量随温度变化如图所示。T1℃时，CO2的转化率为____。T1℃时，反应I的平衡常数K= ___。
（4）已知CO2催化加氢合成乙醇的反应原理为
，m代表起始时的投料比，即
①图1中投料比相同，温度T3>T2>T1，则△H ______（填“>”或“<”）0。
②m=3时，该反应达到平衡状态后p（总）=20a MPa，恒压条件下各物质的物质的量分数与温度的关系如图2。则曲线b代表的物质为 ___（填化学式），T4温度时，反应达到平衡时物质d的分压p（d）=______
【答案】+1366.8kJmol-1 3Fe+4H2O
Fe3O4+4H2 Ⅱ 60% 0.045 ＜ CO2 2.5aMPa
【解析】
(1)已知反应①C2H4(g)+H2O(l)═C2H5OH (l)△H1=-44.2kJmol-1
②2CO2(g)+2H2O(l)═C2H4(g)+3O2(g)△H2=+1411.0 kJmol-1
结合盖斯定律，反应①+②结合得：2CO2(g)+3H2O(l)═C2H5OH(l)+3O2(g)△H3=△H1+△H2=-44.2kJmol-1+1411.0 kJmol-1=+1366.8kJmol-1；
(2)①根据流程图可知反应物为：Fe、H2O，生成物为：H2、Fe3O4，则化学方程式为：3Fe+4H2OFe3O4+4H2；
②当镍粉用量增加10倍后，甲酸的产量在迅速减少，说明甲酸的消耗速率大于其生成速率，因此说明反应Ⅱ的速率要比反应Ⅰ的速率增加得快；
(3)T1℃时体系内n(CH4)=0.2mol，则根据反应Ⅰ：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)可知该反应消耗的n(CO2)=0.2mol，消耗的n(H2)=0.8mol，生成的n(H2O)=0.4mol；体系内n(C2H4)=0.2mol，则根据反应Ⅱ：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)可知该反应消耗的n(CO2)=0.4mol，消耗的n(H2)=1.2mol，生成的n(H2O)=0.8mol；总消耗n(CO2)=0.2mol+0.4mol=0.6mol，所以α(CO2)=
×100%=60%；
容器的体积为1L，所以平衡时，c(CO2)=
=0.4mol/L，c(H2)=
=2mol/L，c(CH4)=
=0.2mol/L，c(H2O)=
=1.2mol/L，平衡常数K=
=0.045；
(4)①根据图示，相同压强和投料比的条件下，温度越高，H2转化率越低，说明正反应为放热反应，△H＜0；
②温度升高，反应逆向进行，所以产物的物质的量是逐渐减少的，反应物的物质的量增大，由图可知，曲线a代表的物质为H2，b表示CO2，c为H2O，d为C2H5OH；
m=3时，设n(CO2)=3mol，n(H2)=9mol，列三段式如下：
根据图示，n(CO2)=n(C2H5OH)，即3-2x=x，解得x=1mol，C2H5OH的体积分数=
=
=12.5%，p(C2H5OH)=20aMPa×12.5%=2.5aMPa。
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优化作业上海科技文献出版社系列答案
【题目】2019年诺贝尔化学奖授予锂离子电池的发明者，LiFePO4是锂离子电池的正极材料。用含锂废渣（主要金属元素的含量：Li 8.50%、Ni 6.55%、Mg 13.24%）制备Li2C2O4，并用其制备LiFePO4部分工艺流程如图（该流程可能造成水体砷污染）：
已知：滤液1、滤液2中部分离子的浓度（g·L-1）：
Li+ | Ni2+ | Mg2+ | |
滤液1 | 22.72 | 20.68 | 60.18 |
滤液2 | 21.94 | 7.7×10-3 | 0.78×10-3 |
I.制备Li2C2O4
(1)滤渣2的主要成分有__（填化学式）。
(2)Na2C2O4溶液中各离子的浓度由大到小顺序为__。
(3)写出加入Na2C2O4溶液时发生反应的离子方程式：__。
Ⅱ.制备LiFePO4
(4)将电池极Li2C2O4和FePO4置于高温下反应生成LiFePO4和一种温室气体，该反应的化学方程式是___。
(5)LiFePO4需要在高温下成型后才能作为电极，高温成型时要加入少量石墨，则石墨的作用是__（任写一点）。
(6)我国科学家研究零价铁活化过硫酸钠（Na2S2O8）去除废水中的As(Ⅴ)，其机制模型如图，其中零价铁与过硫酸钠反应的离子方程式是__。在该模型中得到的铁砷共沉淀物经灼烧（无元素化合价变化）后得到一种磁性化合物，化学式为Fe7As2O14，该物质中二价铁与三价铁的个数比为__。
