Question

【题目】工业生产会产生大量CO2，增加了碳排放量。人们一直努力将CO2变废为宝。

途径一：将CO2催化加氢可制取乙烯。

已知：2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g) ΔH= －152kJ/mol

（1）如图所示为在体积为2L的恒容容器中，投料为1mol CO2和3mol H2时，测得温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响。请回答：

①计算250℃时该反应的化学平衡常数K=_______（列出计算式即可）。

②下列说法正确的是_____。

a．平衡常数大小：M＞N

b．反应物活化分子百分数大小：M＞N

c．当压强、混合气体的密度或不变时均可视为化学反应已达到平衡状态

d．其他条件不变，若不使用催化剂，则250℃时CO2的平衡转化率可能位于点M1

（2）下列措施一定可以提高平衡体系中C2H4百分含量，又能加快反应速率的是 ________。

a．升高温度 b．缩小体积，增大压强

c．增大H2的浓度 d．将产物从反应体系中分离出来

途径二：以稀硫酸为电解质溶液，利用电解原理将CO2转化为乙烯。

已知：该电解池的工作原理如图所示。

（1）M极上的电极反应式为________________________；

（2）已知铅蓄电池放电时发生的反应为：PbO2+ Pb + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O。若铅蓄电池中消耗1molH2SO4，理论上能产生标准状况下C2H4____________L（结果保留两位小数）。

（3）反应一段时间后，停止通电并撤掉交换膜使溶液充分混合。此时和电解前相比，硫酸溶液的pH____________（选填“变大”、“变小”或“不变” ）。

Answer 1

【答案】 a b 2CO2+12e- +12H+ = C2H4 + 4H2O 1.87 变小

【解析】途径一：

(1)①由图可知,250℃时CO2的平衡转化率为50%，则

2CO2(g)+6H2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g)

c始：0.51.50 0

c转：0.250.750.125 0.5

c平：0.250.750.125 0.5

则平衡常数K=；故答案为：

②a.该反应正方向为放热反应，升高温度逆向移动，N点的温度大于M点，所以M点反应向正方向进行的程度大，即平衡常数大小：M>N，a项正确；b.温度越高，反应物活化分子百分数越大，N点的温度高，所以反应物活化分子百分数大小：M<N，b项错误；c.混合气体的质量不变，体积不变，所以混合气体的密度始终不变，所以不能根据混合气体的密度来判断化学反应是否达到平衡状态，项c错误；

d.由图象可知,其他条件不变,若不使用催化剂,则250℃时CO2的平衡转化率可能位于点M，d项错误；故答案为：a；

(2)a.升高温度,有利于逆方向,平衡体系中C2H4百分含量降低，a项错误；b.缩小体积,增大压强,反应速率加快,平衡正向移动,平衡体系中C2H4百分含量增加，b项正确；c.增大H2的浓度,反应速率加快。平衡正向移动,有利于C2H4的生成,但是平衡体系中C2H4百分含量降低，c项错误；d.将产物从反应体系中分离出来，反应速率减慢，d项错误；故答案为：b；

途径二：

(1)由图可知M极由二氧化碳生成乙烯,则该极得电子发生氧化反应,电极反应式为：2CO2+12H++12e=CH2=CH2+4H2O；故答案为：2CO2+12H++12e=CH2=CH2+4H2O；

(2)已知铅蓄电池放电时发生的反应为：PbO2+Pb+2H2SO4═2PbSO4+2H2O.若铅蓄电池中消耗1molH2SO4,则转移电子为1mol,根据2CO2+12H++12e=CH2=CH2+4H2O,生成的乙烯为mol，标况下的体积为mol×22.4L/moL=1.87L；故答案为：1.87；

(3)M极由二氧化碳生成乙烯，电极反应式为：2CO2+12H++12e=CH2=CH2+4H2O，N极溶液中水参与放电生成氧气，电极反应式为：2H2O4e=4H++O2↑,则总反应：2CO2+2H2O=C2H4+3O2，混合后硫酸溶液中水的量减少，酸性增强，pH变小；故答案为：变小。