Question

二氧化碳的捕集与利用是实现温室气体减排的重要途径之一。

（l）目前工业上使用的捕碳剂有NH₃和（NH₄）₂CO₃，它们与CO₂可发生如下可逆反应：

则K₃＝          （用含K_l、K₂的代数式表示）。

（2）利用CO₂制备乙烯是我国能源领域的一个重要战略方向，具体如下：

方法一：CO₂催化加氢合成乙烯，其反应为：

起始时按n（CO₂）：n（H₂）＝1：3的投料比充入20L的恒容密闭容器中，不同温度下平衡时H₂和H₂O的物质的量如图甲所示：

①a           0（选填“＞”或“＜”）。

②下列说法正确的是        （填字母序号）。

A.使用催化剂，可降低反应活化能，加快反应速率

B．其它条件不变时，若扩大容器容积，则U_正减小，v_逆增大

C．测得容器内混合气体密度不随时间改变时，说明反应已达平衡

③393K下，H₂的平衡转化率为            （保留三位有效数字）。

④393K下，该反应达到平衡后，再向容器中按n(CO₂)：n(H₂)＝1:3投入CO₂和H₂，

则n(H₂)/n(C₂H₄）将              （填“变大”、“不变”或“变小”）。

方法二：用惰性电极电解强酸性的二氧化碳水溶液可得到乙烯，其原理如图乙所示·

⑤b电极上的电极反应式为         

⑥该装置中使用的是           （“阴”或“阳”）离子交换膜。

Answer

（l）K22/K1（2）①＜；②A；③67.4%④变小；⑤2CO2+12H++12e-==C2H4+4H2O；⑥阳

【解析】

试题分析：（l）根据题给方程式写出相应反应的平衡常数表达式。K1=c[（NH4）2CO3]/c(CO2)c2(NH3)，K2= c(NH4HCO3)/c(CO2)c(NH3)，K3= c2(NH4HCO3)/c(CO2) c[（NH4）2CO3]，则K3＝K22/K1。

（2）①根据图甲知随着温度的升高，平衡时氢气的物质的量逐渐增大，水蒸气的物质的量逐渐减小，说明升高温度，平衡逆向移动，该反应为放热反应，a ＜0；②A.使用催化剂，可降低反应活化能，加快反应速率，正确；B．其它条件不变时，若扩大容器容积，压强减小，v正、v逆均减小，错误；C．反应体系中各物质均为气体，根据质量守恒定律容器内混合气体的质量不变，容器的容积不变，混合气体的密度不随反应的进行而变化，密度不随时间改变时，不能说明反应已达平衡，错误，选A。③根据图甲知393K下，反应达平衡时生成水蒸气的物质的量为58mol，根据反应方程式知参加反应的氢气的物质的量为87mol，平衡时氢气的物质的量为42mol，起始氢气的物质的量为129mol，H2的平衡转化率为87mol/129mol×100%=67.4%。④393K下，该反应达到平衡后，再向容器中按n(CO2)：n(H2)＝1:3投入CO2和H2，相当于增大压强，该反应正反应为气体物质的量减小的反应，增大压强，平衡正向移动，则n(H2)/n(C2H4）将减小。⑤根据图乙知b电极为电解池的阴极，CO2被还原为C2H4，酸性溶液中通过氢离子和水平恒电荷和原子，电极反应式为2CO2+12H++12e-==C2H4+4H2O；⑥该装置的阳极反应式为2H2O-4e-==O2+4H+，阴极消耗氢离子，阳极生成氢离子，故该装置中使用的是阳离子交换膜。

考点：考查化学平衡，电解原理的应用，电极反应式的书写。