Question

【題目】氧化碳的捕集、利用是我國能源領域的一個重要戰略方向。

（1）科學家提出由CO2制取C的太陽能工藝如圖1所示，若“重整系統”發生的反應中=6，則FexOy的化學式為____________。

（2）工業上用CO2和H2反應合成二甲醚。已知：

CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-53.7kJmol-1

CH3OCH3(g)+H2O(g)═2CH3OH(g)△H2=+23.4kJmol-1

則2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H3= ____________ kJmol-1

（3）①一定條件下，上述合成二甲醚的反應達到平衡狀態后，若改變反應的某一個條件，下列變化能說明平衡一定向正反應方向移動的是____________(填代號)。

a．逆反應速率先增大后減小 b．H2的轉化率增大

c．反應物的體積百分含量減小 d．容器中的值變小

②在某壓強下，合成二甲醚的反應在不同溫度、不同投料比時，CO2的轉化率如圖2所示．

T1溫度下，將6molCO2和12molH2充入2L的密閉容器中，5min后反應達到平衡狀態，則0～5min內的平均反應速率v(CH3OCH3)= ____________ 。

③上述合成二甲醚的過程中提高CO2的轉化率可采取的措施有____________、____________ (回答2點)。

（4）常溫下，用氨水吸收CO2可得到NH4HCO3溶液，在NH4HCO3溶液中，c(NH4+)____c(HCO3-)(填“>”、“<’’或“=”)；反應NH4++HCO3-+H2ONH3·H2O+H2CO3的平衡常數K=____________ (己知常溫下NH3·H2O的電離平衡常數Kb=2×10-5mol/L， H2CO3的電離平衡常數K1=4×10-7 mol/L，K2= 4×10-11 mol/L)

（5）據報道以二氧化碳為原料采用特殊的電極電解強酸性的二氧化碳水溶液可得到多種燃料，其原理如圖3所示，電解時其中b極上生成乙烯的電極反應式為____________。

Answer 1

【答案】（1）Fe3O4；

（2）-130.8；

（3）①b；②0.18 mol/(Lmin)；③增大氫氣與二氧化碳的投料比、增大壓強、降低溫度等

（4）＞；1.25×10-3；

（5）2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O

【解析】

試題分析：（1）由示意圖可知，重整系統中CO2和FeO反應生成FexOy和C，發生的反應中=6，根據Fe原子、O原子守恒可知x：y=6：(6+2)=3：4，故FexOy的化學式為Fe3O4，故答案為：Fe3O4；（2）已知：Ⅰ．CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-53.7kJmol-1

Ⅱ．CH3OCH3(g)+H2O(g)═2CH3OH(g)△H2=+23.4kJmol-1

根據蓋斯定律，Ⅰ×2-Ⅱ可得：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)，△H3=2△H1-△H2=2×(-53.7kJmol-1)-23.4kJmol-1=-130.8kJmol-1，故答案為：-130.8；

（3）①a．逆反應速率先增大后減小，可能是增大生成物濃度，平衡逆向移動，故a錯誤；b．H2的轉化率增大，平衡一定正向移動，故b正確；c．反應物的體積百分含量減小，可能是增大生成物濃度，平衡逆向移動，故c錯誤；d．容器中的值變小，可能是減小二氧化碳物質的量，平衡逆向移動，故d錯誤，故選b；

②T1溫度下，將6molCO2和12molH2充入2L的密閉容器中，由圖象可知，5min后反應達到平衡狀態時二氧化碳轉化率為60%，則生成CH3OCH3為6mol×60%×=1.8mol，所以平均反應速率v(CH3OCH3)=0.18 mol/(Lmin)；故答案為：0.18 mol/(Lmin)；

③根據2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)，△H3=-130.8kJmol-1，提高CO2的轉化率可采取的措施有增大氫氣與二氧化碳的投料比、增大壓強、降低溫度，故答案為：增大氫氣與二氧化碳的投料比、增大壓強、降低溫度等；

（4） 根據NH3·H2O的電離平衡常數Kb=2×10-5mol/L， H2CO3的電離平衡常數K1=4×10-7 mol/L，K2= 4×10-11 mol/L知，HCO3-的水解程度大于NH4+，在NH4HCO3溶液中，在NH4HCO3溶液中，c(NH4+)大于c(HCO3-)；反應NH4++HCO3-+H2O═NH3·H2O+H2CO3的平衡常數K===1.25×10-3，故答案為：＞；1.25×10-3；

（5）電解時，二氧化碳在b極上得電子發生還原反應生成乙烯，電極反應式為2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O，故答案為：2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O。