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科学家利用“组合转化等技术对CO2进行综合利用．如用H2和CO2在一定条件下可以合成乙烯:6H2(g)+2CO2(g)?催化剂 CH2=CH2(g)+4H2O(g)△H=a kJ/mol(1)已知:①H2和CH2=CH2的燃烧热分别为285.8kJ/mol和1411kJ/mol②H2O(g)=H2O(l)△H=

花匠小妙招
2024-11-03 20:29

分析（1）燃烧热是在101KP时，1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，C元素要转化为二氧化碳，H元素要转化为液态水，依据H2和CH2=CH2的燃烧热分别为285.8kJ/mol和1411kJ/mol，书写热化学方程式，根据盖斯定律计算得到6H2（g）+2CO2（g）$stackrel{催化剂}{?}$ CH2=CH2（g）+4H2O（g）△H；
（2）①温度升高化学反应速率加快，催化剂的催化效率降低；
②该反应是放热反应，升温平衡逆向移动；
③反应是放热反应，温度升高平衡逆向进行；
④温度越低催化剂活性越小，反应速率越慢；
（3）图中M点时二氧化碳的转化率50%，结合化学平衡三行计算列式得到，反应是气体体积减小的反应增大压强平衡正向进行；
（4）根据题干信息，反应物为CO2与Li4SiO4，生成物有Li2CO3，根据质量守恒进行解答；
（5）①与电源负极相连的电极a为阴极，与电源正极相连的电极b为阳极，a电极上是二氧化碳得到电子发生还原反应；
②将CO2转化为高热值的燃料CO，依据原子守恒分析反应生成一氧化碳和氧气．

解答解：（1）H2和CH2=CH2的燃烧热分别为285.8kJ/mol和1411kJ/mol，热化学方程式为：
①H2（g）+$frac{1}{2}$O2（g）=H2O（l）△H=-285.8kJ/mol，
②CH2=CH2 （g）+3O2（g）→2CO2（g）+2H2O（l），△H=-1411kJ/mol，
③H2O（g）=H2O（l）△H=-44kJ/mol
盖斯定律计算①×6-②-③×4得到：6H2（g）+2CO2（g）$frac{underline{;催化剂;}}{;}$CH2=CH2（g）+4H2O（g）△H=-127.8kJ/mol，
故答案为：-127.8；
（2）①化学反应速率随温度的升高而加快，催化剂的催化效率降低，所以v（M）有可能小于v（N），故①不正确；
②温度低于250℃时，随温度升高平衡逆向进行乙烯的产率减小，故②不正确；
③升高温度二氧化碳的平衡转化率减低，则升温平衡逆向移动，所以M化学平衡常数大于N，故③正确；
④为提高CO2的转化率，平衡正向进行，反应是放热反应，低的温度下进行反应，平衡正向进行，但催化剂的活性、反应速率减小，故④不正确；
故答案为：①②④；
（3）若在密闭容器中充入体积比为 3：1的 H2 和CO2，设为3mol，1mol，则图中M点时二氧化碳转化率50%，
             6H2（g）+2CO2（g）$frac{underline{;催化剂;}}{;}$CH2=CH2（g）+4H2O（g）
起始量（mol） 3       1                 0           0
变化量（mol）  1.5     0.5               0.25        1
平衡量（mol） 1.5     0.5               0.25        1
产物CH2=CH2的体积分数=$frac{0.25}{1.5+0.5+0.25+1}$×100%=7.7%，
反应前后气体体积减小，若要进一步提高乙烯的体积分数，可采取的措施有增大压强平衡正向进行，
故答案为：7.7%，增大压强；
（4）科学家开发了一种新型陶瓷（主要成分为Li4SiO4），在500℃时可高效吸收CO2，同时生成 Li2CO3，该材料在 700℃时可再生循环，反应的化学方程式为：CO2+Li4SiO4$frac{underline{;500℃;}}{;}$Li2CO3+Li2SiO3，
故答案为：CO2+Li4SiO4$frac{underline{;500℃;}}{;}$Li2CO3+Li2SiO3；
（5））①CO2+H2O$frac{underline{;通电;}}{高温}$CO+H2+O2，二氧化碳中的碳元素化合价降低，被还原，水中的氢元素化合价降低被还原，反应物中的氧元素化合价升高，被氧化，失去电子发生氧化反应生成氧气，与电源负极相连的电极a为阴极，与电源正极相连的电极b为阳极，a电极上是二氧化碳得到电子发生还原反应生成，
故答案为：还原；
②将CO2转化为高热值的燃料CO，依据原子守恒分析反应生成一氧化碳和氧气，反应的化学方程式为：2CO2=2CO+O2，
故答案为：2CO2=2CO+O2．