Question

【題目】綜合利用CO2、CO對構建低碳社會有重要意義。

（1）利用H2 和CO在一定條件下發生如下反應：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）（放熱反應）。對此反應進行如下研究：在恒溫，體積為2L的密閉容器中分別充入1.2mol CO和1mol H2，10min后達到平衡，測得含有0.4mol CH3OH（g）。

①10min后達到平衡時CO的濃度為 ；

②10min內用H2表示的平均反應速率為 ；

③若要加快CH3OH的生成速率，可采取的措施有 （填一種合理的措施）

（2）利用H2 和CO2在一定條件下可以合成乙烯：6H2＋2CO2 CH2＝CH2＋4H2O

①已知：4.4gCO2與H2完全轉化為CH2＝CH2和水（氣態）共放出6.39kJ的熱量，寫出該反應的熱化學方程式 。

②不同溫度對CO2的轉化率及催化劑的催化效率的影響如圖甲所示。

下列有關說法不正確的是 （填序號）。

A．不同條件下反應，N點的速率最大

B．溫度在約250℃時，催化劑的催化效率最高

C．相同條件下，乙烯的產量M點比N高

③若在密閉容器中充入體積比為 3∶1的 H2和CO2，則圖甲中M點時，產物CH2＝CH2的體積分數為 。（保留兩位有效數字）

（3）利用一種鉀鹽水溶液作電解質，CO2電催化還原為乙烯，如圖乙所示。在陰極上產生乙烯的電極反應方程式為 。

Answer 1

【答案】（1）①0．4mol/L（2）②0.04mol/（L．min）

③增大壓強（升高溫度、使用催化劑等合理均可）

（2）①6H2（g）＋2CO2（g） CH2＝CH2（g）＋4H2O（g）△H=-127.8 kJ/mol

②a ③7.7% 或0.077

（3）2CO2+12H++12e﹣=CH2=CH2+4H2O

【解析】

試題分析：（1）CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始物質的量（mol）1.2 1 0

變化物質的量（mol）0.4 0.8 0.4

起始物質的量（mol）0.8 0.2 0.4

①10min后達到平衡時CO的濃度為=0.4mol/L；

②10min內用H2表示的平均反應速率為=0.04mol/（L．min）；

③增大反應速率的常見因素有升高溫度，增大壓強，使用催化劑等，則若要加快CH3OH的生成速率，可采取的措施有增大壓強、升高溫度、使用催化劑等。

（2）①已知：4.4gCO2的物質的量為0.1mol，則2molCO2與H2完全轉化為CH2＝CH2和水（氣態）共放出6.39kJ×20=127.8kJ的熱量，該反應的熱化學方程式為6H2（g）＋2CO2（g） CH2＝CH2（g）＋4H2O（g）△H=-127.8 kJ/mol；

②A．溫度越高，速率越快，使用催化劑也可以提高反應速率，但N點的速率不是最大，故a錯誤；B．由圖表可知，溫度在約250℃時，M點為催化劑的催化效率最高點，故b正確；C．相同條件下，M點反應物的轉化率高于N點，則乙烯的產量M點比N高，故c正確；答案為a；

③設在密閉容器中充入3moH2和1molCO2，平衡時CO2的轉化率為為50%，則變化的CO2為0.5mol，變化的H2為1.5mol，產物CH2＝CH2的量為0.25mol，H2O的物質的量為1mol，則乙烯的體積分數為×100%=7.7% 或0.077；

（3）陰極上發生還原反應，產生乙烯的電極反應方程式為2CO2+12H++12e﹣=CH2=CH2+4H2O。