Question

综合利用CO₂、CO对构建低碳社会有重要意义。

（1）利用H₂ 和CO在一定条件下发生如下反应：CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）（放热反应）。对此反应进行如下研究：在恒温，体积为2L的密闭容器中分别充入1.2mol CO和1mol H₂，10min后达到平衡，测得含有0.4mol CH₃OH（g）。

①10min后达到平衡时CO的浓度为        ；

②10min内用H₂表示的平均反应速率为        ；

③若要加快CH₃OH的生成速率，可采取的措施有       （填一种合理的措施）

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

①已知：4.4gCO₂与H₂完全转化为CH₂＝CH₂和水（气态）共放出6.39kJ的热量，

写出该反应的热化学方程式      。

②不同温度对CO₂的转化率及催化剂的催化效率的影响如图甲所示。

  

下列有关说法不正确的是     （填序号）。

A．不同条件下反应，N点的速率最大

B．温度在约250℃时，催化剂的催化效率最高

C．相同条件下，乙烯的产量M点比N高

③若在密闭容器中充入体积比为 3∶1的 H₂和CO₂，则图甲中M点时，产物CH₂＝CH₂的体积分数为        。（保留两位有效数字）

（3）利用一种钾盐水溶液作电解质，CO₂电催化还原为乙烯，如图乙所示。在阴极上产生乙烯的电极反应方程式为                                。

Answer

（1）①0．4mol/L

②0.04mol/（L．min）

③增大压强（升高温度、使用催化剂等等合理均可）

（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】

试题分析：（1） CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始浓度mol/L：0.6 0.5 0

转化浓度mol/L： 0.2 0.4 0.2

平衡浓度mol/L： 0.4 0.1 0.2

① 10min后达到平衡时CO的浓度为0．4mol/L；②10min内用H2表示的平均反应速率为：v== =0.04mol/（L．min）；③若要加快CH3OH的生成速率，可采取的措施有：增大压强（升高温度、使用催化剂等等）

（2）①4.4gCO2与H2完全转化为CH2＝CH2和水（气态）共放出6.39kJ的热量，2mol二氧化碳放出127.8 kJ 的热量，则热化学方程式为：6H2（g）＋2CO2（g） CH2＝CH2（g）＋4H2O（g）△H=-127.8 kJ/mol; ②a．N点的温度高，但是，催化剂的效率低，速率不一定最大，错误；b．根据图象，温度在约250℃时，催化剂的催化效率最高，正确；c．根据图象，当温度高于250℃，升高温度二氧化碳的平衡转化率减低，则平衡逆向移动，乙烯的产量M点比N高，正确；故选a；

③设开始投料n（H2）为3mol，则n（CO2）为1mol，所以当在M点平衡时二氧化碳的转化率为50%，所以有6H2（g）＋2CO2（g） CH2＝CH2（g）＋4H2O（g）

开始 3 1 0 0

转化 1.5 0.5 0.25 1

平衡 1.5 0.5 0.25 1

所以乙烯的体积分数为：0.25÷（1.5+0.5+0.25+1）×100%=7.7%；

（3）CO2在阴极上得电子生成乙烯，所以其电极反应方程式为：2CO2+12H++12e﹣== CH2=CH2+4H2O。

考点：考查化学反应速率与化学平衡、电解原理