题目内容
11．二氧化碳的回收利用是环保领域研究的热点课题．（1）CO2经催化加氢可合成低碳烯烃：
2CO2（g）+6H2（g）?C2H4（g）+4H2O（g）△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．
（2）向2L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（1）中反应．CO2的转化率与温度、投料比 X=$\frac{n（{H}_{2}）}{n（C{O}_{2}）}$的关系如图2所示：
①X1＞X2（填“＜”、“＞”或“=”，下同），平衡常数K（A）＞K（B）．
②若B点的投料比为3，则平衡常数K（B）为170.7（结果保留小数后一位）．若反应从开始到B点需要10min，则v（H2）=0.225mol/（L•min）．
（3）在强酸性的电解质水溶液中，惰性材料做电极，利用太阳能将CO2转化成低碳烯烃，工作原理如图3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，生成丙烯的电极反应式是3CO2+18H++18e-=C3H6+6H2O
（4）以CO2为原料制取碳（C）的太阳能工艺如图4所示．
①过程1中发生反应的化学方程式为2Fe3O4 $\frac{\underline{\;2300K\;}}{\;}$6FeO+O2↑．
②过程2中每生成1mol Fe3O4转移电子的物质的量为2mol．
分析 （1）①由图可知，升高温度，氢气物质的量增大，说明平衡逆向移动，则正反应是放热反应；
②为提高CO2的平衡转化率，除改变温度外可以增大压强平衡正向进行；
（2）①相同条件下，投料比[X=$\frac{n（{H}_{2}）}{n（C{O}_{2}）}$]越大，二氧化碳的转化率越大，据此判断X1、X2的相对大小；该反应的正反应是放热反应，温度越高其平衡常数越小；
②若B点的投料比为3，且从反应开始到B点需要10min，n（CO2）=2mol，则n（H2）=10mol，B点二氧化碳的转化率为75%，则参加反应的n（CO2）=2mol×75%=1.5mol，根据二氧化碳和氢气之间的关系式知，参加反应的n（H2）=3n（CO2）=4.5mol，则v（H2）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$；
（3）①能量变化为太阳能转化为电能，电能转化为化学能；
②根据图知，生成氧气的电极是阳极，则连接阳极的电源电极为正极；阴极上二氧化碳得电子和氢离子反应生成丙烯和水；
（4）①根据图知，Fe3O4在大于2300K时分解为FeO与O2；
②发生反应：6FeO（S）+CO2$\frac{\underline{\;2300K\;}}{\;}$2Fe3O4（S）+C，计算C的物质的量，根据C元素化合价变化计算转移电子．
解答 解：（1）①由图可知，升高温度，氢气物质的量增大，说明平衡逆向移动，则正反应是放热反应，故△H＜0，
故答案为：＜；
②反应前后气体体积减小，为提高CO2的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是增大压强，
故答案为：增大压强；
（2）①相同条件下，投料比[X=$\frac{n（{H}_{2}）}{n（C{O}_{2}）}$]越大，二氧化碳的转化率越大，根据图知，相同温度下X1的转化率大于X2，所以X1＞X2；该反应的正反应是放热反应，温度越高其平衡常数越小，温度A＜B，所以平衡常数A＞B，
故答案为：＞；＞；
②若B点的投料比为3，且从反应开始到B点需要10min，n（CO2）=2mol，则n（H2）=6mol，B点二氧化碳的转化率为75%，则参加反应的n（CO2）=2mol×75%=1.5mol，
2CO2（g）+6H2（g）?C2H4（g）+4H2O（g）
起始量（mol/L） 1 3 0 0
变化量（mol/L） 0.75 2.25 0.375 1.5
平衡量（mol/L） 0.25 0.75 0.375 1.5
K=$\frac{1．{5}^{4}×0.35}{0.2{5}^{2}×0.7{5}^{6}}$=170.7，
根据二氧化碳和氢气之间的关系式知，参加反应的n（H2）=3n（CO2）=4.5mol，则v（H2）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{4.5mol}{2L}}{10min}$=0.225mol/（L．min），
故答案为：170.7； 0.225mol/（L•min）；
（3）①在强酸性的电解质水溶液中，惰性材料做电极，利用太阳能将CO2转化成低碳烯烃，工作原理图可知，能量变化为：太阳能转化为电能，电能转化为化学能，
故答案为：太阳能转化为电能，电能转化为化学能；
②根据图知，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，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，
故答案为：正极；3CO2+18H++18e-=CH3CH=CH2+6H2O；
（4）①根据图知，Fe3O4在大于2300K时分解为FeO与O2，反应方程式为2Fe3O4 $\frac{\underline{\;2300K\;}}{\;}$6FeO+O2↑，
故答案为：2Fe3O4 $\frac{\underline{\;2300K\;}}{\;}$6FeO+O2↑；
②发生反应：6FeO（S）+CO2$\frac{\underline{\;700K\;}}{\;}$2Fe3O4（S）+C，生成1mol Fe3O4时可以得到C的物质的量为0.5mol，转移电子为0.5mol×4=2mol，
故答案为：2mol．
点评 本题考查化学平衡计算、化学平衡图象、原电池和电解池原理、氧化还原反应有关计算、侧重考查学生分析计算能力，难点是电极反应式的书写，注意结合电解质溶液酸碱性书写，题目难度中等．
| A． | 冰毒、黄连素 | B． | 海洛因、麻黄碱 | C． | 大麻、摇头丸 | D． | 黄曲霉素、尼古丁 |
| A． |  | B． | CH3CH2CH2CH2OH 1-丁醇 | ||
| C． |  | D． |  |
（1）CO与Cl2在催化剂的作用下合成光气（COCl2）．某温度下，向2L的密闭容器中投入一定量的CO和Cl2，在催化剂的作用下发生反应：CO（g）+Cl2（g）?COCl2（g）△H=a kJ/mol反应过程中测定的部分数据如下表：
| t/min | n （CO）/mol | n （Cl2）/mol |
| 0 | 1.20 | 0.60 |
| 1 | 0.90 | |
| 2 | 0.20 | |
| 4 | 0.80 |
②在2min～4min间，v（Cl2）正=v（Cl2）逆 （填“＞”、“=”或“＜”），该温度下K=5．
（2）在恒温恒容条件下关于反应CO（g）+Cl2?COCl2（g），下列说法中正确的是CD（填序号）．
A．增大压强能使该反应速率加快，是因为增加了活化分子的百分数．
B．使用合适的催化剂可以增大反应体系中COCl2的体积分数
C．若改变某个反应条件，反应体系中COCl2的含量不一定增大
D．若在恒容绝热的密闭容器中发生反应，当K值不变时，说明反应已经达到平衡．
（3）用CO和H2在高温下合成C5H12（汽油的一种成分）．已知5CO（g）+11H2（g）?C5H12（g）+5H2O（g）△H＜0，若X、L分别代表温度或压强，图（1）表示L一定时，CO的转化率随X的变化关系，则C代表的物理量是温度，判断理由是该反应正反应为放热反应，由图中信息知，升高温度，平衡逆向移动，CO的转化率减小，所以X代表的物理量为温度．
（4）工业上用CO通过电解法制备CH4，电解池的工作原理如图（2）所示，其阳极的电极反应式为CO+CO3 2-+H2O-2e-=2HCO3-；若每生成1mol CH4，理论上需要消耗CO的物质的量为4mol．
如图所示①②③④分别是几种常见漏斗的上部，A、B、C、D是实际操作应用时，各漏斗的下部插入容器中的示意图．请指出A、B、C、D分别与①②③④相匹配的可能组合：A与③； B与②④（或①②④）；C与①； D与④．| A． | 42g NaHCO3晶体中含有CO32-的数目为0.5NA | |
| B． | 1 mol OH-和17 g NH3所含的电子数相等 | |
| C． | 1 mol Cl2参加反应转移电子数一定为2NA | |
| D． | 2.0g H216O与D216O的混合物中所含中子数为NA |