Question

【题目】中国政府承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～50%。减少CO2排放是一项重要课题。

（1）碳酸二甲酯(CH3OCOOCH3，简称DMC)是一种应用前景广泛的新材料，用甲醇、CO、CO2在常压、70～120 ℃和催化剂条件下合成DMC。

已知：①CO(g) ＋1/2O2(g) === CO2(g) ΔH1＝－283.0 kJ·mol－1

②H2O(l)===H2O(g)　ΔH2＝＋44.0 kJ·mol－1

③2CH3OH(g)＋CO2(g) CH3OCOOCH3(g)＋H2O(g)　ΔH3＝－15.5 kJ·mol－1

则2CH3OH(g)＋CO(g)＋1/2O2(g) CH3OCOOCH3(g)＋H2O(l)　ΔH＝________。

（2）在2L的密闭容器中通入2 mol CH3OH和1 mol CO2，按反应③合成DMC，一定条件下，平衡时CO2的转化率如图所示，则：

①A点的平衡常数为_________________

②v(A)、v(B)、v(C)由快到慢的顺序为__________________；

③下列能说明在此条件下反应达到平衡状态的是________。

A．2v正(CH3OH)＝v逆(CO2)

B．CH3OH与CO2的物质的量之比保持不变

C．恒容条件，容器内气体的密度保持不变

D．各组分的物质的量分数保持不变

（3）CO2经催化加氢可以生成低碳烃，主要有以下两个竞争反应：

反应Ⅰ：CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g)

反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g) C2H4(g)＋4H2O(g)

为分析催化剂对反应的选择性，在1 L密闭容器中充入1 mol CO2和2 mol H2，测得有关物质的物质的量随温度变化如图所示。

①该催化剂在较低温度时主要选择________(填“反应Ⅰ”或“反应Ⅱ”)。

②用惰性电极电解强酸性的二氧化碳水溶液可得到乙烯，其原理如图所示。b电极上的电极反应式为________________________________。

Answer 1

【答案】－342.5 kJ·mol－1 1 v(C)＞v(B)＞v(A) D 反应Ⅰ 2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O

【解析】

（1）目标反应可由得到，根据盖斯定律，所求反应的焓变为，

故答案为：－342.5 kJ·mol－1；

（2）①A点的转化率为50%，列三段式，

则A点的平衡常数为；

②该反应为气体分子数减少的反应，压强越大转化率越高，故 ，A、B两点温度相同，C点温度最高，故 ；

③A、 ，正逆反应速率不相等，故A错；

B、因甲醇和二氧化碳的初始投料比为2:1，反应消耗也是2:1，故甲醇和二氧化碳的物质的量之比始终是2:1，故甲醇与二氧化碳的物质的量之比保持不变无法判断反应是否是平衡状态，B错；

C、恒容时，总体积不变，根据质量守恒，气体总质量保持不变，故气体密度始终不变，无法判断是否平衡状态，C错；

D、各组分的物质的量分数保持不变，说明各组分的量不再变化，说明反应达到了平衡状态，D正确；

故答案为：1；；D；

（3）①根据图像，在温度低的时候，生成比要多，该催化剂在较低温度时主要选择反应Ⅰ；

②b电极连接电源负极，为阴极，发生还原反应，二氧化碳在酸性环境中转化为，故电极反应式为：；

故答案为：反应Ⅰ；。