Question

【題目】CO2是目前大氣中含量最高的一種溫室氣體，中國(guó)政府承諾，到2020年，單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～50%．CO2的綜合利用是解決溫室問(wèn)題的有效途徑。

（1）研究表明CO2和H2在催化劑存在下可發(fā)生反應(yīng)生成CH3OH．己知部分反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：

CH3OH(g)+O2(g)= CO2(g)+2H2O(l)△H1= akJmol-1

H2(g)+O2(g)= H2O(l)△H2= bkJmol-1

H2O(g)= H2O(l)△H3= ckJmol-1

則CO2(g)+ 3H2(g) CH3OH(g)+ H2O(g)△H = ______kJmol-1

（2）為研究CO2與CO之間的轉(zhuǎn)化，讓一定量的CO2與足量碳在體積可變的密閉容器中反應(yīng)：C(s)+CO2(g)2CO(g)△H，反應(yīng)達(dá)平衡后，測(cè)得壓強(qiáng)、溫度對(duì)CO的體積分?jǐn)?shù)（φ（CO）%）的影響如圖1所示。

回答下列問(wèn)題：

①壓強(qiáng)p1、p2、p3的由大到小關(guān)系是______；Ka、Kb、Kc為a、b、c三點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)，則其大小關(guān)系是______。

②900℃、1.0MPa時(shí)，足量碳與amolCO2反應(yīng)達(dá)平衡后，CO2的轉(zhuǎn)化率為______（保留三位有效數(shù)字），該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=______（用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）。

（3）以鉛蓄電池為電源可將CO2轉(zhuǎn)化為乙烯，其原理如圖3所示，電解所用電極材料均為惰性電極。陰極上的電極反應(yīng)式為______；每生成3.36L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)乙烯，理論上需消耗鉛蓄電池中______mol硫酸。

Answer 1

【答案】 P3>P2>P1 1.8

【解析】

(1).利用蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算解答；

(2).①根據(jù)反應(yīng)C(s)+CO2(g)2CO(g)，是氣體分子數(shù)增多的反應(yīng)，隨著反應(yīng)進(jìn)行，體系壓強(qiáng)增大；化學(xué)平衡常數(shù)只隨溫度的改變而改變；

②900℃、1.0MPa時(shí)，圖像中平衡時(shí)CO的體積分?jǐn)?shù)為80%，計(jì)算CO2轉(zhuǎn)化的量，轉(zhuǎn)化率=，將各組分的平衡濃度代入平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)；

（3）根據(jù)圖知，右側(cè)電極上OH-放電生成O2，則右側(cè)電極為陽(yáng)極，左側(cè)電極為陰極，連接電解池陰極的電極為原電池負(fù)極、連接電解池陽(yáng)極的電極為原電池正極；電解過(guò)程中陽(yáng)極反應(yīng)式為2H2O-4e-=O2↑+4H+，陽(yáng)極附近有H+生成；陰極反應(yīng)式為2CO2+12H++12e-═C2H4+4H2O，陰極上二氧化碳得電子和氫離子反應(yīng)生成乙烯和水；鉛蓄電池反應(yīng)式為Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O，串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移電子相等，據(jù)此計(jì)算消耗硫酸物質(zhì)的量。

(1).已知①CH3OH(g)+O2(g)= CO2(g)+2H2O(l)△H1= akJmol-1

②H2(g)+O2(g)= H2O(l)△H2= bkJmol-1

③H2O(g)= H2O(l)△H3= ckJmol-1

根據(jù)蓋斯定律知，②×3①③得：CO2(g)+ 3H2(g) CH3OH(g)+ H2O(g)△H= 3bac kJ/mol；

(2).①反應(yīng)C(s)+CO2(g)2CO(g)是氣體分子數(shù)增多的反應(yīng)，隨著反應(yīng)進(jìn)行，體系壓強(qiáng)增大，減小壓強(qiáng)有助于化學(xué)平衡正向移動(dòng)，表明低壓強(qiáng)對(duì)應(yīng)著高的CO體積分?jǐn)?shù)，則p1、p2、p3的大小關(guān)系是：p3>p2>p1；化學(xué)平衡常數(shù)只隨溫度的改變而改變，升高溫度，正反應(yīng)方向?yàn)槲鼰岱磻?yīng)，正反應(yīng)趨勢(shì)增大，化學(xué)平衡常數(shù)增大，則a、b、c三點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)大小關(guān)系是：Ka=Kb<Kc；

②900℃、1.0MPa時(shí)，設(shè)反應(yīng)轉(zhuǎn)化的CO2的物質(zhì)的量為x，列“三段式”：

則平衡時(shí)n(CO)=2x，n(CO2)=ax，根據(jù)圖像，平衡時(shí)CO的體積分?jǐn)?shù)為80%，則×100%=80%，解得：x=a，

則CO2的轉(zhuǎn)化率為：×100%=66.7%，

Kp= = ；

（3）陰極上二氧化碳得電子和氫離子反應(yīng)生成乙烯和水，電極反應(yīng)式為， 鉛蓄電池反應(yīng)式為：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4↓+2H2O，串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移電子相等，生成1mol乙烯轉(zhuǎn)移12mol電子，轉(zhuǎn)移2mol電子消耗2mol硫酸，V乙烯=3.36L，n===0.15mol，生成0.15mol乙烯轉(zhuǎn)移1.8mol電子，轉(zhuǎn)移1.8mol電子消耗1.8mol硫酸；