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...
問題詳情:
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:在恆溫,體積為2L的密閉容器中分別充入1.2mol CO和1mol H2,10min後達到平衡,測得含有0.4mol CH3OH(g)。
①10min後達到平衡時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,可採取的措施有 (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+2CO2CH2=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*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*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*極上產生乙烯的電極反應方程式為 。
【回答】
【*】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)
起始濃度mol/L:0.6 0.5 0
轉化濃度mol/L: 0.2 0.4 0.2
平衡濃度mol/L: 0.4 0.1 0.2
① 10min後達到平衡時CO的濃度為0.4mol/L;②10min內用H2表示的平均反應速率為:v===0.04mol/(L.min);③若要加快CH3OH的生成速率,可採取的措施有:增大壓強(升高溫度、使用催化劑等等)
(2)①4.4gCO2與H2完全轉化為CH2=CH2和水(氣態)共放出6.39kJ的熱量,2mol二氧化碳放出127.8 kJ 的熱量,則熱化學方程式為:6H2(g)+2CO2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g)△H=-127.8 kJ/mol;②a.N點的溫度高,但是,催化劑的效率低,速率不一定最大,錯誤;b.根據圖象,溫度在約250℃時,催化劑的催化效率最高,正確;c.根據圖象,當溫度高於250℃,升高溫度二氧化碳的平衡轉化率減低,則平衡逆向移動,乙烯的產量M點比N高,正確;故選a;
③設開始投料n(H2)為3mol,則n(CO2)為1mol,所以當在M點平衡時二氧化碳的轉化率為50%,所以有6H2(g)+2CO2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g)
開始 3 1 0 0
轉化 1.5 0.5 0.25 1
平衡 1.5 0.5 0.25 1
所以乙烯的體積分數為:0.25÷(1.5+0.5+0.25+1)×100%=7.7%;
(3)CO2在*極上得電子生成乙烯,所以其電極反應方程式為:2CO2+12H++12e﹣== CH2=CH2+4H2O。
考點:考查化學反應速率與化學平衡、電解原理
知識點:化學反應速率 化學平衡
題型:綜合題
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