题目内容

【题目】科学家利用“组合转化”等技术对CO2进行综合利用。如用H2 和CO2在一定条件下可以合成乙烯:6H2(g)+2CO2(g)C2H4 (g)+4H2O(g) △H= a kJ/mol

(1)已知:①H2和C2H4的燃烧热分别为285.8kJ/mol和1411kJ/mol

②H2O(g)= H2O(l) △H= - 44 kJ/mol

则a= kJ/mol。

(2)不同温度对CO2的转化率及催化剂的效率影响如图所示,下列有关说法错误的是 ____________(填序号)。

①M点的速率最大

②温度低于250℃时,随温度升高乙烯的产率增大

③M点时平衡常数比N点时平衡常数大

④为提高 CO2的转化率应在尽可能低的温度下进行反应

(3)若在密闭容器中充入体积比为 3∶1的H2和CO2,则图中M点时,产物C2H4的体积分数为 ;若要进一步提高乙烯的体积分数,可采取的措施有

(4)利用高温电解技术可将CO2转化为高热值的燃料CO气体。

电极a发生的反应类型是 (填“氧化”或“还原”)反应。

高温电解的总反应的化学方程式为_______。

【答案】(1)-127.8

(2)①②④

(3)7.7% (或者1/13);增大压强(合理答案即给分)

(4)还原;2CO2 2CO+O2

【解析】

试题分析:(1)已知:H2(g)的燃烧热为285.8kJmol-1,则其热化学方程式为:H2(g)+0.5O2(g)=H2O(l) △H=-285.8kJ/mol①;CH2=CH2(g)的燃烧热为1411.0kJmol-1,其热化学方程式为:C2H4(g)+3O2(g)=2H2O(l)+2CO2(g) △H=-1411.0kJ/mol②;H2O(g)=H2O(l) △H=-44.0kJmol-1③;利用盖斯定律将①×6-②-③×4可得:6H2(g)+2CO2(g)CH2═CH2(g)+4H2O(g) △H=-127.8kJmol-1

故答案为:-127.8;

(2)①化学反应速率随温度的升高而加快,催化剂的催化效率降低,所以v(M)有可能小于v(N),故①错误;②温度低于250℃时,随温度升高平衡逆向进行乙烯的产率减小,故②错误;③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③正确;④为提高CO2的转化率,平衡正向进行,反应是放热反应,低的温度下进行反应,平衡正向进行,但催化剂的活性、反应速率减小,故④错误。

故答案为:①②④;

(3)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%,

6H2(g)+2CO2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g)

起始量(mol) 3 1 0 0

变化量(mol) 1.5 0.5 0.25 1

平衡量(mol) 1.5 0.5 0.25 1

产物CH2=CH2的体积分数=×100%=7.7%

反应前后气体体积减小,若要进一步提高乙烯的体积分数,可采取的措施有增大压强平衡正向进行

故答案为:7.7%,增大压强;

4)①CO2+H2OCO+H2+O2,二氧化碳中的碳元素化合价降低,被还原,水中的氢元素化合价降低被还原,反应物中的氧元素化合价升高,被氧化,失去电子发生氧化反应生成氧气,与电源负极相连的电极a为阴极,与电源正极相连的电极b为阳极,a电极上是二氧化碳得到电子发生还原反应生成

故答案为:还原;

②将CO2转化为高热值的燃料CO,依据原子守恒分析反应生成一氧化碳和氧气,反应的化学方程式为:2CO22CO+O2

故答案为:2CO22CO+O2

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温度/K

398

498

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K1

K2

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