Question

【题目】控制和治理CO2是解决温室效应及能源问题的有效途径。

(1)研究表明，在Cu/ZnO催化剂存在下，CO2和H2 反应生成液态甲醇和液态水，该反应的热化学方程式为________________。

己知：H2(g)和CH3OH(l)的标准燃烧热分別为283.0 kJ mol-1和726. 5kJ mol-1

(2)已知：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) △H，在两个固定容积均为2 L的密闭容器中以不同的氢碳比[]充入H2和CO2，CO2的平衡转化率a(CO2)与温度的关系如图所示。

①X_____________(填“大于”“小于”或“等于”) 2.0；

②若起始加入的CO2、H2的物质的量分別为1mol和2mol，计算P点时的K=____________，

③比较P点和Q点的化学平衡常数：KP______KQ(填“大于”、“小于”或“等于”)，理由是_____________。

(3)以稀硫酸为电解质溶液，惰性材料为电极，利用太阳能将CO2转化为低碳烯烃，工作原理如图所示。

①H+的移动方向是_____________(填从左至右或从右至左)；

②产生乙烯的电极反应式为____________________。

Answer 1

【答案】 3H2(g)+CO2(g)=CH3(OH)(l)+ H2O (l) H=-122. 5 kJ/mol 大于 512 (mol·L-1)-3 小于 由图可知，该反应为放热反应，因此，温度升高，平衡左移，K值减小，Kp小于KQ 从右至左 2CO2+12H++12e- =C2H4+4H2O

【解析】（1）己知：H2(g)和CH3OH(l)的标准燃烧热分別为283.0 kJ mol-1和726. 5kJ mol-1，则

①H2(g)+1/2O2(g)=H2O (l) H=-283.0kJ/mol

②CH3(OH)(l) +3/2O2(g)＝CO2(g)+2H2O (l) H=-726. 5 kJ/mol

根据盖斯定律可知①×3－②即得到CO2和H2反应生成液态甲醇和液态水的热化学方程式为3H2(g)+CO2(g)=CH3(OH)(1)+ H2O (l) H=-122. 5 kJ/mol；

(2)①温度相同时增大氢气浓度，提高CO2的转化率，根据图像可知X大于2.0；

② 2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)

起始浓度（mol/L）0.5 1 0 0

转化浓度（mol/L）0.25 0.75 0.125 0.5

平衡浓度（mol/L）0.25 0.25 0.25 0.5

因此P点时的K=；

③升高温度反应物转化率降低，这说明正反应是放热反应，P点温度高，升高温度平衡向逆反应方向进行，则化学平衡常数：KP小于KQ(填“大于”、“”或“等于”)；

（3）①右侧电极产生氧气，氢氧根放电，是阳极，a是负极，b是正极。电解池中阳离子向阴极移动，则氢离子的移动方向是从右至左；②二氧化碳在阴极得到电子，结合氢离子转化为乙烯，所以产生乙烯的电极反应式为2CO2+12H++12e- =C2H4+4H2O。