Question

【题目】二氧化碳的有效回收利用，既能够缓解能源危机，又可减少温室效应的影响，具有解决能源问题及环保问题的双重意义。请回答下列问题：

（1）CO2的电子式为___________。

（2）Zn/ZnO热化学循环还原CO2制CO的原理如下图：

①从循环结果看，能量转化的主要方式是_________________________________。

②反应2CO2(g)=2 CO(g) +O2(g) △H=___________kJ·mol－1。

（3）二甲醚是重要的有机中间体，在一定条件下利用CO2与H2可直接合成二甲醚：

2CO2(g)+6H2(B)CH3OCH3(g)+3H2O(g)，当n(H2)/n(CO2)=3时，实验测得CO2的平衡转化率随温度及压强变化如下图所示。

①该反应的△H___________0(填“>”或“<")。

②上图中的压强(p)由大到小的顺序为___________。

③若在1L密闭容器中充入0.2molCO2和0.6molH2，CO2的平衡转化率对应上图中的A点，则在此温度下，该反应的化学平衡常数为___________(保留整数)。

④合成二甲醚过程中往往会生成一氧化碳，合成时选用硅铝混合物作催化剂，硅铝比例不同，生成二甲醚或一氧化碳的物质的量分数不同。硅铝比与产物选择性如下图所示。

图中A点和B点的化学平衡常数比较：KA___________KB(填“>、=、<")。根据以上两条曲线，写出其中一条变化规律：____________________________________________。

（4）利用电化学原理将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)的实验装置如下图所示。a电极的电极反应式为_________________________________。

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Answer 1

【答案】 太阳能转化为化学能 564 < p1>p2>p3 23 = a.温度越高，二甲醚的选择性(或物质的量分数)越大；b.低温时硅铝比对二甲醚的选择性(或物质的量分数)影响不大，高温时随着硅铝比增大，二甲醚的选择性(或物质的量分数)先增大后减小。 3CO2+18H++18e-=C3H8O+5H2O

【解析】

（1）可以根据价键规则书写CO2的电子式，注意检查是否满足8电子稳定结构；

（2）仔细分析图像可知在太阳能的作用下实现了反应2CO2(g)= 2CO(g)+O2(g)，再利用盖斯定律进行计算；

(3)①依据图像，随温度升高，CO的转化率降低确定反应为放热反应；

②2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)正反应为气体分子数减小的反应，温度一定时，压强越大，CO2的转化率越大；

③根据A点，利用三段式法计算平衡常数；

④平衡常数只受温度影响，图中280℃下的A点和B点的平衡常数相等；从图中两条曲线的变化趋势及对比情况可以看出：230℃的曲线变化相对平缓，280℃的曲线变化程度较大且先升后降，280℃二甲醚物质的量分数较大，温度升高，二甲醚的物质的量浓度的变化受影响的程度也有所改变；

（4）a与电源负极相连，所以a是阴极，CO2发生还原反应生成C3H8O，据此书写电极反应式。

（1）根据价键规则，CO2的电子式为；

正确答案：。

（2）仔细分析图像可知在太阳能的作用下实现了反应2CO2(g)= 2 CO(g) +O2(g)，所以实现了太阳能向化学能转化；利用盖斯定律进行计算将已知两个热化学方程式相加后再乘以2即得2CO2(g)= 2 CO(g) +O2(g) △H=564kJ/mol；

正确答案：太阳能转化为化学能 564。

(3) ①依据图像，随温度升高，CO的转化率降低，确定反应为放热反应，ΔH<0；

正确答案：＜。

②2CO2(g)+6H2(B)CH3OCH3(g)+3H2O(g)正反应为气体分子数减小的反应，温度一定时，压强越大，CO2的转化率越大，根据图像温度相同时CO2的转化率：p1>p2>p3，则图中压强由大到小的顺序为p1>p2>p3；

正确答案：p1>p2>p3。

③根据A点，利用三段式法计算平衡常数；

2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)

起始量（mol/L）0.2 0.6 0 0

反应量（mol/L）0.1 0.3 0.05 0.15

平衡梁（mol/L）0.1 0.3 0.05 0.15

K=≈23；

正确答案：23。

④平衡常数只受温度影响，图中280℃下的A点和B点的平衡常数相等；从图中两条曲线的变化趋势及对比情况可以看出：230℃的曲线变化相对平缓，280℃的曲线变化程度较大且先升后降，280℃二甲醚物质的量分数较大，温度升高，二甲醚的物质的量浓度的变化受影响的程度也有所改变等，故可以概括为：a.温度越高，二甲醚的选择性越大；b.低温时硅铝比对二甲醚的选择性影响不大，高温时随着硅铝比增大，二甲醚的选择性先增大后减小；

正确答案：a.温度越高,二甲醚的选择性(或物质的量分数)越大；b.低温时硅铝比对二甲醚的选择性(或物质的量分数)影响不大，高温时随着硅铝比增大，二甲醚的选择性(或物质的量分数)先增大后减小。

（4）a与电源负极相连，所以a是阴极，CO2发生还原反应生成C3H8O，电极反应式为3CO2+18H++18e-=C3H8O+5H2O；

正确答案：3CO2+18H++18e-=C3H8O+5H2O。