Question

【題目】中國政府承諾，到2020年，單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～50%。減少CO2排放是一項重要課題。

（1）碳酸二甲酯(CH3OCOOCH3，簡稱DMC)是一種應用前景廣泛的新材料，用甲醇、CO、CO2在常壓、70～120 ℃和催化劑條件下合成DMC。

已知：①CO(g) ＋1/2O2(g) === CO2(g) ΔH1＝－283.0 kJ·mol－1

②H2O(l)===H2O(g)　ΔH2＝＋44.0 kJ·mol－1

③2CH3OH(g)＋CO2(g) CH3OCOOCH3(g)＋H2O(g)　ΔH3＝－15.5 kJ·mol－1

則2CH3OH(g)＋CO(g)＋1/2O2(g) CH3OCOOCH3(g)＋H2O(l)　ΔH＝________。

（2）在2L的密閉容器中通入2 mol CH3OH和1 mol CO2，按反應③合成DMC，一定條件下，平衡時CO2的轉化率如圖所示，則：

①A點的平衡常數為_________________

②v(A)、v(B)、v(C)由快到慢的順序為__________________；

③下列能說明在此條件下反應達到平衡狀態的是________。

A．2v正(CH3OH)＝v逆(CO2)

B．CH3OH與CO2的物質的量之比保持不變

C．恒容條件，容器內氣體的密度保持不變

D．各組分的物質的量分數保持不變

（3）CO2經催化加氫可以生成低碳烴，主要有以下兩個競爭反應：

反應Ⅰ：CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g)

反應Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g) C2H4(g)＋4H2O(g)

為分析催化劑對反應的選擇性，在1 L密閉容器中充入1 mol CO2和2 mol H2，測得有關物質的物質的量隨溫度變化如圖所示。

①該催化劑在較低溫度時主要選擇________(填“反應Ⅰ”或“反應Ⅱ”)。

②用惰性電極電解強酸性的二氧化碳水溶液可得到乙烯，其原理如圖所示。b電極上的電極反應式為________________________________。

Answer 1

【答案】－342.5 kJ·mol－1 1 v(C)＞v(B)＞v(A) D 反應Ⅰ 2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O

【解析】

（1）目標反應可由得到，根據蓋斯定律，所求反應的焓變為，

故答案為：－342.5 kJ·mol－1；

（2）①A點的轉化率為50%，列三段式，

則A點的平衡常數為；

②該反應為氣體分子數減少的反應，壓強越大轉化率越高，故 ，A、B兩點溫度相同，C點溫度最高，故 ；

③A、 ，正逆反應速率不相等，故A錯；

B、因甲醇和二氧化碳的初始投料比為2:1，反應消耗也是2:1，故甲醇和二氧化碳的物質的量之比始終是2:1，故甲醇與二氧化碳的物質的量之比保持不變無法判斷反應是否是平衡狀態，B錯；

C、恒容時，總體積不變，根據質量守恒，氣體總質量保持不變，故氣體密度始終不變，無法判斷是否平衡狀態，C錯；

D、各組分的物質的量分數保持不變，說明各組分的量不再變化，說明反應達到了平衡狀態，D正確；

故答案為：1；；D；

（3）①根據圖像，在溫度低的時候，生成比要多，該催化劑在較低溫度時主要選擇反應Ⅰ；

②b電極連接電源負極，為陰極，發生還原反應，二氧化碳在酸性環境中轉化為，故電極反應式為：；

故答案為：反應Ⅰ；。