Question

综合利用CO₂、CO对构建低碳社会有重要意义。

（1）利用H₂ 和CO在一定条件下发生如下反应：CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）（放热反应）。对此反应进行如下研究：在恒温，体积为2L的密闭容器中分别充入1.2mol CO和1mol H₂，10min后达到平衡，测得含有0.4mol CH₃OH（g）。

①10min后达到平衡时CO的浓度为        ；

②10min内用H₂表示的平均反应速率为        ；

③若要加快CH₃OH的生成速率，可采取的措施有       （填一种合理的措施）

（2）利用H₂ 和CO₂在一定条件下可以合成乙烯：6H₂＋2CO₂  CH₂＝CH₂＋4H₂O

①已知：4.4gCO₂与H₂完全转化为CH₂＝CH₂和水（气态）共放出6.39kJ的热量，写出该反应的热化学方程式      。

②不同温度对CO₂的转化率及催化剂的催化效率的影响如图甲所示。

下列有关说法不正确的是     （填序号）。

A．不同条件下反应，N点的速率最大

B．温度在约250℃时，催化剂的催化效率最高

C．相同条件下，乙烯的产量M点比N高

③若在密闭容器中充入体积比为 3∶1的 H₂和CO₂，则图甲中M点时，产物CH₂＝CH₂的体积分数为        。（保留两位有效数字）

（3）利用一种钾盐水溶液作电解质，CO₂电催化还原为乙烯，如图乙所示。在阴极上产生乙烯的电极反应方程式为       。

Answer

（1）①0．4mol/L（2）②0.04mol/（L．min）

③增大压强（升高温度、使用催化剂等合理均可）

（2）①6H2（g）＋2CO2（g） CH2＝CH2（g）＋4H2O（g）△H=-127.8 kJ/mol

②a ③7.7% 或0.077

（3）2CO2+12H++12e﹣=CH2=CH2+4H2O

【解析】

试题分析：（1）CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始物质的量（mol）1.2 1 0

变化物质的量（mol）0.4 0.8 0.4

起始物质的量（mol）0.8 0.2 0.4

①10min后达到平衡时CO的浓度为=0.4mol/L；

②10min内用H2表示的平均反应速率为=0.04mol/（L．min）；

③增大反应速率的常见因素有升高温度，增大压强，使用催化剂等，则若要加快CH3OH的生成速率，可采取的措施有增大压强、升高温度、使用催化剂等。

（2）①已知：4.4gCO2的物质的量为0.1mol，则2molCO2与H2完全转化为CH2＝CH2和水（气态）共放出6.39kJ×20=127.8kJ的热量，该反应的热化学方程式为6H2（g）＋2CO2（g） CH2＝CH2（g）＋4H2O（g）△H=-127.8 kJ/mol；

②A．温度越高，速率越快，使用催化剂也可以提高反应速率，但N点的速率不是最大，故a错误；B．由图表可知，温度在约250℃时，M点为催化剂的催化效率最高点，故b正确；C．相同条件下，M点反应物的转化率高于N点，则乙烯的产量M点比N高，故c正确；答案为a；

③设在密闭容器中充入3moH2和1molCO2，平衡时CO2的转化率为为50%，则变化的CO2为0.5mol，变化的H2为1.5mol，产物CH2＝CH2的量为0.25mol，H2O的物质的量为1mol，则乙烯的体积分数为×100%=7.7% 或0.077；

（3）阴极上发生还原反应，产生乙烯的电极反应方程式为2CO2+12H++12e﹣=CH2=CH2+4H2O。

考点：考查化学反应速率的计算、化学平衡的分析及电解原理的应用。