Question

CO₂的资源化利用能有效减少CO₂排放，充分利用碳资源。

(1) CO₂经催化加氢可合成低碳烯烃： 2CO₂(g)+6H₂(g)⇌CH₄(g)+4H₂O(g)，正反应放热。在1L恒容密闭容器内，按n(CO₂)： n(H₂)=1：3投料，测得各组分物质的量随时间变化如下图所示：

①该反应的△H____(填 “>”，“=”或“<" )0。

②曲线b表示的物质为____ (填化学式)，该物质在0~4min内的平均反应速率为______。(保留2位小数)

(2)一定条件下Pd-Mg/SiO₂催化剂可使CO₂“甲烷化”从而变废为宝，其反应机理如下图所示

①该反应的化学方程式为_________；

②理论上每有1mol CO₂参加反应，反应过程中转移的电子数为_______ mol.

Answer

< H2O 0.17mol‧L-1‧min-1 CO2+4H2 CH4+ 2H2O 8

【解析】

对于2CO2(g)+6H2(g)⇌CH4(g)+4H2O(g)来说，按n(CO2)： n(H2)=1：3投料，反应从正向开始进行，CO2和H2的物质的量不断减少，CH4和H2O的物质的量不断增加，直至达到平衡；从反应机理图示可知，反应物为CO2和H2，生成物为CH4和H2O。

(1) ①由题意可知，该反应的正反应为放热反应，故△H<0。

②b的物质的量增加了1mol，d的物质的量增加小于b，根据反应方程式可知，CH4(g)与H2O(g)的生成量比为1:4，故b为H2O。

(2) ①根据图示可知，反应物为CO2和H2，生成物为CH4和H2O，则该反应的化学方程式为CO2+4H2 CH4+ 2H2O；

②根据反应方程式可知，碳元素化合价由+4价变为-4价，故理论上每有1mol CO2参加反应，反应过程中转移的电子数为8mol。