题目内容

11．减少二氧化碳的排放是一项重要课题．
（1）CO2经催化加氢可合成低碳烯烃：2CO2+6H2?C2H4+4H2O△H在0.1MPa时，按n（CO2）：n（H2）=1：3投料，如图1所示不同温度（T）下，平衡时的四种气态物质的物质的量（n）的关系．

①该反应的△H＜0（填“＞”、“=”或“＜”）．
②曲线b表示的物质为H2O．
③为提高CO2的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是加压．
（2）在强酸性的电解质水溶液中，惰性材料做电极，电解CO2可得到多种燃料，其原理如图2所示．
①该工艺中能量转化方式主要有太阳能转化为电能，电能转化为化学能．
②b为电源的正（填“正”或“负”）极，电解时，生成乙烯的电极反应式是2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O．
（3）以CO2为原料制取碳（C）的太阳能工艺如图3所示．
①过程1每反应1mol Fe3O4转移电子的物质的量为2mol．
②过程2发生反应的化学方程式是6FeO+CO2$\frac{\underline{\;700K\;}}{\;}$2Fe3O4+C．

分析 （1）由曲线变化可知随着温度升高，氢气的物质的量逐渐增多，说明升高温度平衡逆向移动，则正反应放热；可知a为CO2的变化曲线，结合计量数关系可知b为水，c为C2H4的变化曲线；
（2）太阳能电池为电源，电解强酸性的二氧化碳水溶液得到乙烯，乙烯在阴极生成．据此解答；
（3）①反应2Fe3O4$\frac{\underline{\;2300K\;}}{\;}$6FeO+O2↑中O元素化合价由-2价升高到0价，结合元素化合价以及方程式计算；
②由示意图可知，过程2中CO2和FeO反应生成Fe3O4和C，据此解答即可．

解答 解：（1）①由曲线变化可知随着温度升高，氢气的物质的量逐渐增多，说明升高温度平衡逆向移动，则正反应放热，故答案为：＜；
②随着温度升高，氢气的物质的量逐渐增多，因氢气为反应物，则另一条逐渐增多的曲线为CO2，由计量数关系可知b为水，c为C2H4的变化曲线，故答案为：H2O；
③为提高CO2的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是增大压强，故答案为：加压；
（2）①太阳能电池为电源，电解强酸性的二氧化碳水溶液得到乙烯，可知能量转化形式有光能转化为电能，电能转化为化学能，部分电能转化为热能，故答案为：太阳能转化为电能，电能转化为化学能；
②电解时，二氧化碳在b极上生成乙烯，得到电子的一极为电源的正极，电极反应式为2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O，故答案为：正；2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O；
（3）①反应2Fe3O4$\frac{\underline{\;2300K\;}}{\;}$6FeO+O2↑中O元素化合价由-2价升高到0价，由方程式可知，2molFe3O4参加反应，生成1mol氧气，转移4mol电子，则每分解lmolFe3O4转移电子的物质的量为2mol，故答案为：2mol；
②由示意图可知，过程2中CO2和FeO反应生成Fe3O4和C，反应的方程式为6FeO+CO2$\frac{\underline{\;700K\;}}{\;}$2Fe3O4+C，故答案为：6FeO+CO2$\frac{\underline{\;700K\;}}{\;}$2Fe3O4+C．

点评 本题涉及氧化还原、化学平衡移动以及原电池反应等知识，考查了学生分析问题、解决问题的能力，题目难度中等．

练习册系列答案
相关题目
1．下列实验事实与对应的方程式使用正确的是（　　）
A．向Na2SiO3溶液中通入过量CO2：SiO32-+CO2+H2O═H2SiO3+CO32-
B．硫酸酸化的淀粉KI溶液在空气中变成蓝色：4I++O2+2H2O═2I2+4OH-
C．钢铁发生吸氧腐蚀时，正极的电极反应式：O2+4e-+2H2O═4OH-
D．氨气催化氧化生产硝酸的主要反应：4NH3+7O2$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{高温}$4NO2+6H2O
2．在探究SO2性质的实验中，下列说法正确的是（　　）
A．SO2气体通入NaOH溶液中，产生倒吸现象，说明SO2极易溶于水
B．SO2气体通入溴水中，溴水的颜色褪去，说明SO2具有漂白性
C．SO2气体通入酸性KMnO4溶液中，溶液的颜色变浅，说明SO2具有还原性
D．SO2气体通入Ba（NO3）2溶液中，溶液出现浑浊现象，说明有BaSO3沉淀生成
19．原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素，X基态原子的最外层电子数是其内层电子数的2倍，Y基态原子的2p原子轨道上有3个未成对电子，Z是地壳中含量最多的元素，W的原子序数为22．
（1）W基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2．元素X、Y、Z的电负性由大到小的顺序为O＞N＞C．
（2）与XYZ-互为等电子体的一种分子、一种离子分别为CO2、SCN-（填化学式）．
（3）二元弱酸H2X2Z4中X原子轨道的杂化类型是sp2，1mol H2X2Z4分子中含有σ键的数目为7NA．
（4）YH3极易溶于水的主要原因是氨分子与水分子间易形成氢键．元素W的氧化物WO2可与氢氟酸发生非氧化还原反应，生成配合物HnWF6，该反应的化学方程式为TiO2+6HF=H2TiF6+2H2O．
（5）Z、W与Ca形成晶体的晶胞如图所示，该晶体的化学式为CaTiO3．
6．甲醇是一种重要的化工原料，在生产中有着重要应用．工业上用甲烷氧化法合成甲醇，反应流程中涉及如下反应（下列焓变数据均在25℃测得
CH4（g）+CO（g）?2CO（g）+2H2（g）△H1=+247.3KJ•mol-1
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H2=-90.1•mol-1②
2CO（g）+O2（g）?2CO2（g）△H3=-566.0KJ•mol-1③
（1）25℃时，用CH4和O2直接制备甲醇蒸气的热化学方程式为2CH4（g）+O2（g）?2CH3OH（g）△H=-251.6kJ?mol-1；
（2）某温度下，向容积为4L的恒容密闭容器中通入6molCO2和6mol CH4，发生反应①，5min后反应在该温度下达到平衡，这时测得反应体系中各组分的体积分数相等，则该反应在0～5min内的平均反应速率v（CO）=0.2mol•L-1•min-1．；在相同温度下，将上述反应改在某恒压容器内进行，该反应的平衡常数不变（填“增大”“不变”或“减小”）；
（3）工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，25℃时，其反应的热化学方程式为
CH3OH（g）+CO（g）?HCOOCH3（g）△H=-29.1KJ•mol-1
科研人员对该反应进行了研究，部分研究结果如图一所示：
①根据反应体系的压强对甲醇转化率的影响并综合考虑生产成本因素，在下列各压强    数据中，工业上制取甲酸甲酯应选择的是b（填下列序号字母）
a．3.5×106Pa    b．4.0×l06Pa    c．5.0×106Pa
②用上述方法制取甲酸甲酯的实际工业生产中，采用的温度是80℃，其理由是高于80℃时，温度对反应速率影响较小，且反应放热，升高温度时平衡逆向移动，转化率降低
（4）直接甲醇燃料电池（简称DMFC）由于其结构简单、能量转化率高、对环境无污染、可作为常规能源的替代品而越来越受到关注．DMFC的工作原理如图二所示：
①通入气体a的电极是电池的负（填“正”或“负”）极，其电极反应式为CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+；
②25℃时，用此电池以石墨作电极电解0.5L饱和食盐水（足量），若两极生成的气体共1.12L（已折算为标准状况下的体积），则电解后溶液的pH为13（忽略溶液体积的变化）．
16．设NA为阿伏加德罗常数的数值，下列说法正确的是（　　）
A．1 mol FeI2与足量氯气反应时转移的电子数为2NA
B．1 L 1mol/L的盐酸含有NA个HCl分子
C．标准状况下，33.6 L四氯化碳中含有氯原子的数目为6NA
D．5NH4NO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2HNO3+4N2↑+9H2O反应中，生成28 g N2时，转移的电子数目为3.75NA
3．短周期元素A、B、C、D的原子序数依次递增，它们的核电荷数之和32，原子最外层电子数之和为10，A与C同主族，B与D同主族，A、C原子最外层电子数之和等于B原子的次外层电子数．则下列叙述中正确的是（　　）
A．D元素处于元素周期表中第3周期第Ⅳ族
B．四种元素的原子半径：r（A）＜r（B）＜r（C）＜r（D）
C．B、D的最高价氧化物中，B、D与氧原子均为双键
D．一定条件下，B单质能转换出D单质，C产单质能置换出A单质
20．工业制取乙醇常用乙烯水合法：CH2=CH2+H2O$\stackrel{催化剂}{→}$CH3CH2OH．以下相关叙述错误的是（　　）
A．该反应属加成反应B．乙烯可以通过石油裂解获得
C．乙醇官能团为羟基D．乙醇、乙醛和乙酸互为同系物
1．工业上消除氮氧化物的污染可用如下反应：
CH4（g）+2NO2（g）═N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=a kJ•mol-1
在温度T1和T2时，分别将0.50mol CH4和1.2mol NO2充入体积为1L的恒容密闭容器中，测得n（N2）随时间变化的数据如表：
温度       时间/min
n/mol		010204050
T1n（ N2）00.200.350.400.40
T2n（ N2）00.25…0.300.30
下列说法不正确的是（　　）
A．10min内，T1时的v（N2）比T2时的小
B．T1＜T2
C．a＜0
D．T2时，若向平衡后的容器中再充入1.2molCH4，重新达到平衡时n（N2）=0.40mol

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