Question

【题目】“绿色”和“生态文明”是未来的发展主题，而CO2的有效利用可以缓解温室效应，解决能源短缺问题；

(1)在新型纳米催化剂 Na-Fe3O4，和HMCM-22的表面将CO2先转化为烯烃再转化为烷烃，已知CO2转化为CO的反应为CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H=+41kJ/mol；

2 CO2 (g)+6H2(g)=C2H4(g)+4 H2O (g) △H=－128kJ/mol

则CO转化为C2H4的热化学方程式为______________________。

(2)用氨水捕捉烟气中的CO2生成NH4CO3。通常情况下，控制反应温度在35℃-40℃范围内的原因___________。

(3)有科学家提出可利用FeO吸收CO2，6FeO(s)+CO2(g)2Fe3O4(s)+C(s) K1(平衡常数)，对该反应的描述正确的是______

a．生成 1mol Fe3O4时电子转移总数为2NA

b．压缩容器体积，可增大CO2的转化率，c(CO2)减小

C．恒温恒容下，气体的密度不变可作为平衡的标志

d．恒温恒压下，气体摩尔质量不变可作为平衡的标志

(4)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H，一定条件下，向2L恒容密闭容器中充入1 molCO2和3mo1H2。在不同催化剂作用下发生反应I、反应II、反应II，相同时间内CO2的转化率随温度变化如图所示：

①活化能最小的为___________(填“反应I”、“反应II”、“反应III”)。

②b点反应速率v(正)___________v(逆)(填“>”、“=”或“<”)。

③T4温度下该反应的衡常数___________(保留两位有效数字)

④CO2的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示：则该反应为___________(放热反应、吸热反应)；P1___________P2(填“>”、“=”或“<”)

(5)用NaOH溶液吸收CO2所得饱和碳酸钠溶液可以对废电池屮的铅膏(主要成PbSO4)进行脱硫反应。已知Ksp(PbSO4)=1.6×10-8，Ksp(PbCO3)=7.4×10－14，PbSO4(s)+CO32－(aq)PbCO3(s)+SO42－(aq)，则该反应的平衡常数K=___________(保留两位有效数字)：若在其溶液中加入少量Pb(NO3)2晶体，则c(SO42－)：c(CO32－)的比值将___________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

Answer 1

【答案】2CO(g)+4H2(g) =C2H4(g)+2H2O(g)△H=-210kJ/mol 防止NH4HCO3分解，低于35℃反应速率慢高于40℃分解(或温度太高，气体物质的溶解性降低) ac 反应I > 59.26(或1600/27) 放热反应 < 2.16×105 不变

【解析】

（1）已知CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H=+41kJ/mol①；2CO2(g)+6H2(g)=C2H4(g)+4H2O(g) △H=－128kJ/mol②；由盖斯定律②-①×2可得：2CO(g)+4H2(g)=C2H4(g)+2H2O(g) △H=（-128kJ/mol）-（+41kJ/mol）×2=-210kJ/mol，则CO转化为C2H4的热化学方程式为2CO(g)+4H2(g)=C2H4(g)+2H2O(g) △H=-210kJ/mol，

故答案为：2CO(g)+4H2(g)=C2H4(g)+2H2O(g) △H=-210kJ/mol。

（2）通常情况下，控制反应温度在35℃-40℃范围内，因为温度低于35℃，反应速率慢；高于40℃，NH4HCO3受热易分解(或温度太高，气体物质的溶解性降低)，故答案为：防止NH4HCO3分解，低于35℃反应速率慢高于40℃分解(或温度太高，气体物质的溶解性降低)。

（3）a.由6FeO(s)+CO2(g)2Fe3O4(s)+C(s)可知，反应方程式FeO中铁元素化合价+2升至Fe3O4中+8/3，CO2由+4降至C中碳元素的0价，每生成1molC转移电子4mol，生成Fe3O42mol，则生成1molFe3O4转移电子2mol，电子转移总数为2NA，故a正确；

b.压缩容器体积实质为增大压强，反应前后气体体积减小，平衡向逆反应方向移动，CO2的转化率减小，c(CO2)增大，故b错误；

c.恒温恒容下，气体的密度ρ=m/V，若密度不变，说明CO2的质量不变，则CO2的浓度不变，可以作为达到平衡的标志，故c正确；

d.恒温恒压下，气体摩尔质量M=m/n，摩尔质量不变不能作为达到平衡的标志，故d错误。

故答案为：ac。

（4）①相同温度下，相同时间内反应I中CO2的转化率越大，所以催化效果最佳的是反应I，活化能也最小，故答案为：反应I。

②b点要达到平衡，CO2的转化率增大，反应正向进行，故反应速率v(正)＞v(逆)，故答案为：＞。

③一定条件下，向2L恒容密闭容器中充入1molCO2和3mo1H2，由图像可知，T4温度下，CO2的平衡转化率为80%，则转化的CO2的物质的量浓度为1mol/2L×80%=0.4mol/L，

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

开始（mol/L） 0.5 1.5 0 0

转化（mol/L） 0.4 1.2 0.4 0.4

平衡（mol/L） 0.1 0.3 0.4 0.4

T4温度下该反应的平衡常数K=c(CH3OH)c(H2O)/c3(H2)c(CO2)=0.4×0.4/(0.3)3×0.1=59.26，故答案为：59.26(或1600/27)。

④由图可知，相同压强时，温度越高，CO2的转化率越小，可以知道该反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，△H<0；由反应可知，减小压强平衡逆向移动，由图可知，相同温度时，P2对应的转化率增大，P1<P2，即该反应为气体体积减小的反应，压强越大，转化率越大，故答案为：放热反应，<。

（5）根据方程式PbSO4(s)+CO32－(aq)PbCO3(s)+SO42－(aq)可知反应的平衡常数K=c(SO42-)/c(SO42-)=c(SO42-)c(Pb2+)/c(SO42-)c(Pb2+)= Ksp(PbSO4)/Ksp(PbCO3)=1.6×10-8/7.4×10－14=2.16×105，若在其溶液中加入少量Pb(NO3)2晶体，由于平衡常数只与温度有关系，则根据该反应的平衡常数表达式可知c(SO42－)：c(CO32－)的比值不变，故答案为：2.16×105，不变。