Question

【題目】（15分）含碳物質的價值型轉化，有利于“減碳”和可持續性發展，有著重要的研究價值。請回答下列問題：

（1）已知CO分子中化學鍵為C≡O。相關的化學鍵鍵能數據如下：

化學鍵	H—O	C≡O	C=O	H—H
E/(kJ·mol1)	463	1075	803	436

CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH=___________kJ·mol1。下列有利于提高CO平衡轉化率的措施有_______________（填標號）。

a．增大壓強 b．降低溫度

c．提高原料氣中H2O的比例 d．使用高效催化劑

（2）用惰性電極電解KHCO3溶液，可將空氣中的CO2轉化為甲酸根(HCOO)，然后進一步可以制得重要有機化工原料甲酸。CO2發生反應的電極反應式為________________，若電解過程中轉移1 mol電子，陽極生成氣體的體積（標準狀況）為_________L。

（3）乙苯催化脫氫制取苯乙烯的反應為：(g)＋CO2(g)(g)＋CO(g)＋H2O(g)，其反應歷程如下：

①由原料到狀態Ⅰ____________能量（填“放出”或“吸收”）。

②一定溫度下，向恒容密閉容器中充入2 mol乙苯和2 mol CO2，起始壓強為p0，平衡時容器內氣體總物質的量為5 mol，乙苯的轉化率為_______，用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學平衡常數Kp=_______。[氣體分壓(p分)=氣體總壓(p總)×氣體體積分數]

③乙苯平衡轉化率與p(CO2)的關系如下圖所示，請解釋乙苯平衡轉化率隨著p(CO2)變化而變化的原因________________________________。

Answer 1

【答案】41 bc 2CO2＋2e＋H2O===HCOO＋或CO2＋2e＋H2O===HCOO＋OH（合理即可） 5.6 吸收 50% 0.25p0 隨著CO2壓強增大，CO2濃度增大，乙苯平衡轉化率增大；CO2壓強繼續增大，會造成催化劑表面乙苯的吸附率下降

【解析】

（1）ΔH=463 kJ·mol1×2＋1075 kJ·mol1803 kJ·mol1×2436 kJ·mol1=41 kJ·mol1。

（2）CO2轉化為HCOO得到2個電子，用OH平衡電荷，電極反應式為CO2＋2e＋H2O===HCOO＋OH或2CO2＋2e＋H2O===HCOO＋；陽極電解生成氧氣，電解過程中轉移1 mol電子，生成氧氣的體積（標準狀況）為5.6 L。

（3）①由原料到狀態Ⅰ發生化學鍵的斷裂，需要吸收能量。

②設乙苯反應了x mol。

(g)＋CO2(g)(g)＋CO(g)＋H2O(g)

n0/mol 2 2 0 0 0

Δn0/mol x x x x x

[n]/mol 2x 2x x x x

解得：4＋x=5

x=1

乙苯的轉化率為×100%=50%

平衡后壓強為×p0=1.25 p0，Kp==0.25 p0

③一定范圍內，p(CO2)越大，說明在原料中CO2的配比越高，則乙苯平衡轉化率越高；二者首先吸附在催化劑表面上，當CO2在催化劑表面吸附率過高時，會造成乙苯在催化劑表面的吸附率下降，使乙苯平衡轉化率隨著p(CO2)增大反而減小。