Question

【題目】二氧化碳的回收利用是環(huán)保領域研究熱點。

（1）在太陽能的作用下，以CO2為原料制取炭黑的流程如右圖所示。總反應的化學方程式為 。

（2）有一種用CO2生產甲醇燃料的方法：CO2＋3H2CH3OH＋H2O。已知298K和101KPa條件下：

CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(l) △H＝－a kJ·mol－1；

2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l) △H＝－b kJ·mol－1；

CH3OH(g)＝CH3OH(l) △H＝－c kJ·mol－1，

則CH3OH(l)的標準燃燒熱△H＝___________________。

（3）CO2經過催化氫化合成低碳烯烴，合成乙烯反應為

2CO2 (g)+ 6H2(g)CH2= CH2(g) +4H2O(g) △H<0

在恒容密閉容器中充入2 mol CO2和n mol H2，在一定條件下發(fā)生反應，CO2的轉化率與溫度、投料比的關系如右圖所示。

①平衡常數(shù)KA KB

②T K時，某密閉容器發(fā)生上述反應，反應進行到不同時間測得各物質的濃度如下：

時間(min) 濃度(mol·L-1)	0	10	20	30	40	50
H2(g)	6.00	5.40	5.10	9.00	8.40	8.40
CO2(g)	2.00	1.80	1.70	3.00	2.80	2.80
CH2=CH2(g)	0	0.10	0.15	3.20	3.30	3.30

20~30 min間只改變了某一條件，根據上表中的數(shù)據判斷改變的條件可能是

A．通入一定量H2B．通入一定量CH2=CH2

C．加入合適催化劑 D．縮小容器體積

畫出CH2=CH2的濃度隨反應時間的變化曲線。

（4）在催化劑M的作用下，CO2和H2同時發(fā)生下列兩個反應

A．2CO2 (g)+ 6H2(g)CH2= CH2(g) +4H2O(g) △H< 0

B．2CO2(g) + 6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H< 0

上圖是乙烯在相同時間內，不同溫度下的產率，則高于460℃時乙烯產率降低的原因不可能是

A．催化劑M的活性降低 B．A反應的平衡常數(shù)變大

C．生成甲醚的量增加 D．B反應的活化能增大

（5）Na2CO3溶液也通常用來捕獲CO2。常溫下，H2CO3的第一步、第二步電離常數(shù)分別約為Ka1=4×10-7 ，Ka2=5×10-11，則0.5mol·L－1的Na2CO3溶液的pH等于 （不考慮第二步水解和H2O的電離）

Answer 1

【答案】（1）（見氧化亞鐵才給分）；

（2）a+c-1.5b kJ·mol－1 ；(3) ①> ② D ③

(在20-30分鐘內曲線突然變陡)；

(4)BD； (5)12

【解析】試題分析：（1）根據在太陽能的作用下，以CO2為原料制取炭黑的流程圖可知，反應的原理為：，答案為：；（2）CH3OH(l)的標準燃燒熱是指1molCH3OH(l)完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物，放出的熱量，熱化學方程式為：CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2（g）+2H2O(l) △H，已知反應①CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(l) △H1＝－a kJ·mol－1；②2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l) △H2＝－b kJ·mol－1；③CH3OH(g)＝CH3OH(l) △H3＝－c kJ·mol－1，上述反應可以由反應①+③-3/2②得到，根據蓋斯定律，甲醇的燃燒熱△H= a+c-1.5b kJ·mol－1 ，答案為：a+c-1.5b kJ·mol－1 ；（3）溫度升高化學平衡向吸熱反應移動，該反應為放熱反應，溫度越低，平衡常數(shù)越大，所以有KA>KB，答案為：>；②從表格中可以看出氫氣和二氧化碳的濃度先增大，后又減小，但最終的濃度是增大的，乙烯的濃度始終在增大，說明化學平衡橫向移動，各物質的量濃度增大、平衡正向移動，說明是縮小容器的體積，答案為：D；③根據表格可以畫出CH2=CH2的濃度隨反應時間的變化曲線：，答案為：；(4)在催化劑M的作用下，CO2和H2同時發(fā)生下列兩個反應：A．2CO2 (g)+ 6H2(g)CH2= CH2(g) +4H2O(g) △H< 0和 B．2CO2(g) + 6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H< 0，上右圖是乙烯在相同時間內，不同溫度下的產率，則高于460℃時乙烯產率降低的原因不可能是：反應A是放熱反應，溫度升高，平衡常數(shù)減小，不可能是B，反應不變，反應的活化能不變，所以B反應的活化能不可能變，不可能是D，答案為：B D；（5）已知H2CO3的第一步、第二步電離常數(shù)分別約為Ka1=4×10-7 ，Ka2=5×10-11，那么反應CO32-+H2OHCO3-+OH-的平衡常數(shù)K=KW/ Ka2=2×10-4，溶液中c（OH-）==1.0×10-2，溶液的pH為12，答案為：12.