Question

【题目】CO2是造成温室效应的废气，研究二氧化碳的利用具有十分重要的意义。CO2可用来合成低碳烯烃：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH=127.8 kJ/mol。请回答：

（1）已知：H2的燃烧热是285.8kJ/mol，且H2O(g)H2O(l) ΔH=44.0 kJ/mol，则表示C2H4燃烧热的热化学方程式为__________________。

（2）图l、图2分别是CO2的平衡转化率（α）随压强及温度的变化关系，已知Z为起始时的投料比，即Z=。

①图l中投料比相同，温度从低到高的顺序为________。

②图2中Z1、Z2、Z3投料比从大到小的顺序为________，理由是____________________。

③若要进一步提高CO2的平衡转化率，除了可以适当改变反应温度外，还可以采取的措施有________________。（任写一种）

（3）若图2中Z1=2.5，在温度为680 K、体积为2 L的恒容密闭容器中，充入1 mol H2和0.4 mol CO2，10 min后达到平衡状态。

①从反应开始到恰好达到平衡时，H2的平均反应速率v(H2)=________。

②680 K时，反应的平衡常数K=________。

（4）在催化剂M的作用下，CO2和H2同时发生下列两个反应：

①2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)

②2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH＜0

下图是乙烯在相同时间内，不同温度下的产率，则高于T℃时乙烯产率降低的原因可能是______。

A．催化剂M的活性降低 B．①反应的平衡常数变大

C．②反应的活化能增大 D．生成甲醚的量增加

Answer 1

【答案】 C2H4(g)+3O2(g)2H2O(l)+2CO2(g) ΔH=1411.0 kJ/mol T1＜T2＜T3 Z1＞Z2＞Z3 相同温度下，增大氢气的量，平衡正向移动，二氧化碳的转化率增大 增大压强或将乙烯从体系中分离或增加Z值 0.03 mol/(L·min) 125 AD

【解析】（1）已知：①H2(g)+1/2O2(g)H2O(l) ΔH=285.8 kJ/mol；

②H2O(g)=H2O(l) ΔH=44 kJ/mol；

③2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH=127.8 kJ/mol；

根据盖斯定律，①×6②×4③即得到C2H4(g)+3O2(g)2H2O(l)+2CO2(g) ΔH=1411.0 kJ/mol。

（2）①升温，平衡左移，CO2转化率降低，当图l中投料比相同时，温度从低到高的顺序为T1＜T2＜T3。②由于相同温度下，增大氢气的量，平衡正向移动，二氧化碳的转化率增大，所以图2中Z1、Z2、Z3投料比从大到小的顺序为Z1＞Z2＞Z3。③正反应是体积减小的放热的可逆反应，因此若要进一步提高CO2的平衡转化率，除了可以适当改变反应温度外，还可以采取的措施有增大压强或将乙烯从体系中分离或增加Z值。

（3）m1=2.5，在温度为680 K时二氧化碳的转化率是50%，则

2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)

起始浓度（mol/L） 0.2 0.5 0 0

转化浓度（mol/L） 0.1 0.3 0.05 0.2

平衡浓度（mol/L） 0.1 0.2 0.05 0.2

则从反应开始到恰好达到平衡时，H2的平均反应速率v(H2)=0.3 mol/L÷10 min=0.03 mol/(L·min)。680 K时，反应的平衡常数K=。

（4）影响产物产率的因素只能是引起平衡移动的因素，反应的活化能增大因素都是和催化剂有关的因素，催化剂只能改变反应速率，不会引起平衡移动，乙烯产率不会影响，反应的平衡常数变大是温度的变化引起的，反应是放热的，平衡常数变大是因为升高温度，不符合题意，答案选AD。