Question

【题目】一氧化碳是一种重要的化工原料。结合所学知识回答下列问题：

(1)工业上可通过CO和H2化合制取CH3OH：

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1

已知：①CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H2=-41.1kJ·mol-1

②CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H3=-49.0kJ·mol-1

则△H1=___。

(2)二氧化碳的回收利用是环保领域研究的热点课题。

在太阳能的作用下，以CO2为原料制取炭黑的流程如图所示。其总反应的化学方程式为___。

(3)工业上还可通过CO和Cl2化合制取光气(COCl2)：Cl2(g) +CO(g)=COCl2(g) △H。向密闭容器中充入1molCl2(g)和1molCO(g)，反应速率随温度的变化如图所示。

①图中Q点的含义是___，△H___0(填“＞”或“＜”）。

②某温度下，该反应达到平衡时c(COCl2)=0.80molL-1，c(Cl2)=0.20molL-1，则平衡体系中CO的体积分数为___(保留2位小数）。在该温度下，反应的平衡常数K=___。

(4)以稀硫酸为电解质溶液，利用太阳能将CO2转化为低碳烯烃，工作原理如图：

①b电极的名称是___。

②生成丙烯(C3H6)的电极反应式为___。

Answer 1

【答案】-90.1kJ·mol-1 CO2C+O2 化学平衡状态 ＜ 16.67% 20 正极 3CO2+18H++18e-→CH3CH=CH2+6H2O

【解析】

(1)根据盖斯定律计算；

(2)根据图像可知，反应物为二氧化碳，生成物为炭黑和氧气；

(3)根据图像可知，升高温度，正逆反应速率均增大，且逆反应速率增大的程度大于正反应速率，则升高温度，平衡逆向移动，逆向反应为吸热，则正反应为放热反应。

(4)①根据图知，氧的化合价由-2变为0价，失电子，则生成氧气的电极是阳极，则连接阳极的电源电极为正极；

②阴极上二氧化碳得电子和氢离子反应生成丙烯和水。

(1)根据盖斯定律可知，①+②可得CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，则△H1=△H2+△H3=-90.1kJ·mol-1；

(2)根据图像可知，反应物为二氧化碳，生成物为炭黑和氧气，则方程式为CO2C+O2；

(3)根据图像可知，升高温度，正逆反应速率均增大，且逆反应速率增大的程度大于正反应速率，则升高温度，平衡逆向移动，逆向反应为吸热，则正反应为放热反应。

①根据图像可知在Q点之前为建立平衡的过程，而Q点之后为平衡移动的过程，且随着温度的升高平衡逆向移动，Q点为化学平衡状态；正反应为放热反应，则△H＜0；

②初始时，充入等物质的量的Cl2、CO，根据Cl2(g)+CO(g)=COCl2(g)，平衡时，c(Cl2)=c(CO)=0.20molL-1，平衡体系中CO的体积分数=×100%=16.67%；K==20；

(4)①根据图知，氧的化合价由-2变为0价，失电子，则生成氧气的电极是阳极，则连接阳极的电源电极为正极，所以b为正极；

②阴极上二氧化碳得电子和氢离子反应生成丙烯和水，电极反应式为3CO2+18H++18e-→CH3CH=CH2+6H2O。