Question

二氧化碳的回收利用是环保领域研究热点。

（1）在太阳能的作用下，以CO₂为原料制取炭黑的流程如右图所示。总反应的化学方程式为                         。

（2）有一种用CO₂生产甲醇燃料的方法：CO₂＋3H₂CH₃OH＋H₂O。已知298K和101KPa条件下：

CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(l)  △H＝－a kJ·mol^－1；

2H₂(g)＋O₂(g)＝2H₂O(l)  △H＝－b kJ·mol^－1；

CH₃OH(g)＝CH₃OH(l)   △H＝－c kJ·mol^－1，

则CH₃OH(l)的标准燃烧热△H＝___________________。

（3）CO₂经过催化氢化合成低碳烯烃，合成乙烯反应为

2CO₂ (g)+ 6H₂(g)CH₂= CH₂(g) +4H₂O(g)  △H<0

在恒容密闭容器中充入2 mol CO₂和n mol H₂，在一定条件下发生反应，CO₂的转化率与温度、投料比的关系如右图所示。

①平衡常数K_A                K_B

②T K时，某密闭容器发生上述反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

时间(min) 浓度(mol·L^-1)	0	10	20	30	40	50
H2(g)	6.00	5.40	5.10	9.00	8.40	8.40
CO2(g)	2.00	1.80	1.70	3.00	2.80	2.80
CH2=CH2(g)	0	0.10	0.15	3.20	3.30	3.30

20~30 min间只改变了某一条件，根据上表中的数据判断改变的条件可能是

A．通入一定量H₂             B．通入一定量CH₂=CH₂

C．加入合适催化剂           D．缩小容器体积

画出CH₂=CH₂的浓度随反应时间的变化曲线。

（4）在催化剂M的作用下，CO₂和H₂同时发生下列两个反应

A．2CO₂ (g)+  6H₂(g)CH₂= CH₂(g) +4H₂O(g)    △H< 0

B．2CO₂(g) + 6H₂(g) CH₃OCH₃(g)+3H₂O(g)     △H< 0

上图是乙烯在相同时间内，不同温度下的产率，则高于460℃时乙烯产率降低的原因不可能是

A．催化剂M的活性降低                 B．A反应的平衡常数变大

C．生成甲醚的量增加                  D．B反应的活化能增大

（5）Na₂CO₃溶液也通常用来捕获CO₂。常温下，H₂CO₃的第一步、第二步电离常数分别约为Ka₁=4×10^-7 ，Ka₂=5×10^-11，则0.5mol·L^－1的Na₂CO₃溶液的pH等于                （不考虑第二步水解和H₂O的电离）

Answer

（1）（见氧化亚铁才给分）；

（2）a+c-1.5b kJ·mol－1 ；(3) ①> ② D ③

(在20-30分钟内曲线突然变陡)；

(4)BD； (5)12

【解析】

试题分析：（1）根据在太阳能的作用下，以CO2为原料制取炭黑的流程图可知，反应的原理为：，答案为：；（2）CH3OH(l)的标准燃烧热是指1molCH3OH(l)完全燃烧生成稳定氧化物，放出的热量，热化学方程式为：CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2（g）+2H2O(l) △H，已知反应①CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(l) △H1＝－a kJ·mol－1；②2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l) △H2＝－b kJ·mol－1；③CH3OH(g)＝CH3OH(l) △H3＝－c kJ·mol－1，上述反应可以由反应①+③-3/2②得到，根据盖斯定律，甲醇的燃烧热△H= a+c-1.5b kJ·mol－1 ，答案为：a+c-1.5b kJ·mol－1 ；（3）温度升高化学平衡向吸热反应移动，该反应为放热反应，温度越低，平衡常数越大，所以有KA>KB，答案为：>；②从表格中可以看出氢气和二氧化碳的浓度先增大，后又减小，但最终的浓度是增大的，乙烯的浓度始终在增大，说明化学平衡横向移动，各物质的量浓度增大、平衡正向移动，说明是缩小容器的体积，答案为：D；③根据表格可以画出CH2=CH2的浓度随反应时间的变化曲线：，答案为：；(4) 在催化剂M的作用下，CO2和H2同时发生下列两个反应：A．2CO2 (g)+ 6H2(g)CH2= CH2(g) +4H2O(g) △H< 0和 B．2CO2(g) + 6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H< 0，上右图是乙烯在相同时间内，不同温度下的产率，则高于460℃时乙烯产率降低的原因不可能是：反应A是放热反应，温度升高，平衡常数减小，不可能是B，反应不变，反应的活化能不变，所以B反应的活化能不可能变，不可能是D，答案为：B D；（5）已知H2CO3的第一步、第二步电离常数分别约为Ka1=4×10-7 ，Ka2=5×10-11，那么反应CO32-+H2OHCO3-+OH-的平衡常数K=KW/ Ka2=2×10-4，溶液中c（OH-）==1.0×10-2，溶液的pH为12，答案为：12.

考点：考查化学平衡、化学反应的热效应、溶液中离子浓度的计算