Question

【題目】二氧化碳的捕集與利用是實現(xiàn)溫室氣體減排的重要途徑之一。

（1）目前工業(yè)上用的捕碳劑NH3和(NH4)2CO3，它們與CO2發(fā)生如下可逆反應：

2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)(NH4)2CO3(aq) ΔH1

NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)NH4HCO3(aq) ΔH2

(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)2NH4HCO3(aq) ΔH3

則ΔH3=______________（用含ΔH1、ΔH2的代數(shù)式表示）

（2）利用CO2制備乙烯是我國能源領(lǐng)域的一個重要戰(zhàn)略方向，具體如下：

方法一：CO2催化加氫合成乙烯，其反應為：

2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH=a kJ·mol-1

起始時按n(CO2)∶n(H2)=1∶3的投料比充入20L的恒容密閉容器中，不同溫度下平衡時的H2和H2O的物質(zhì)的量如圖甲所示：

①下列說法正確的是________；

A．該反應正反應的活化能小于逆反應的活化能

B．其它條件不變時，若壓縮容器容積，則活化分子百分數(shù)增大，v正和v逆均增大

C．測得容器內(nèi)混合氣體平均分子量不隨時間改變時，說明反應已達到平衡

D．使用合適的催化劑，催化劑改變反應歷程，減小反應焓變，加快反應速率

②393K下，H2的平衡轉(zhuǎn)化率為__________（保留三位有效數(shù)字）；

③393K下，該反應達到平衡后，再向容器中按n(CO2)∶n(H2)=1∶3投入CO2和H2則n(H2)/n(C2H4)將__________（填“變大”或“不變”或“變小”或“無法確定”）；

方法二：用惰性電極電解強酸性的二氧化碳水溶液可得到乙烯，其原理如圖乙所示。

④b電極上的電極反應式為_________________________；

⑤該裝置中使用的是_________________（填“陽”或“陰”）離子交換膜。

Answer 1

【答案】 2ΔH2-ΔH1 AC 67.4% 變小 2CO2+12e-+12H+=C2H4+4H2O 陽

【解析】(1)① 2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)═(NH4)2CO3(aq)△H1
② NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)═NH4HCO3(aq)△H2
根據(jù)蓋斯定律②×2-①可得：(NH4)2CO3(aq)+H2O (l)+CO2(g)2NH4HCO3(aq)△H3=2△H2-△H1；

(2)①A．使用催化劑，可降低反應活化能，加快反應速率，故A正確；B．其它條件不變時，若擴大容器容積，則U正減小，v逆減小，故B錯誤；C．反應前后氣體物質(zhì)的量減小，氣體質(zhì)量不變，測得容器內(nèi)混合氣體平均分子量不隨時間改變時，說明反應已達到平衡，故C正確；D．反應使用合適的催化劑，催化劑改變反應歷程加快反應速率，不改變化學平衡，不改變反應焓變，故D錯誤；故答案為AC；
②圖象分析可知，393K時平衡狀態(tài)下水的物質(zhì)的量為58mol，結(jié)合化學平衡三行計算列式，設起始量二氧化碳和氫氣分別為amol，3amol，
2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)
初起：a 3a 0 0
變化：293a-42=87 14.558
平衡：a-2942 14.558
所以a=43，
轉(zhuǎn)化率=×100%=×100%=67.4%；
③393K下，該反應達到平衡后，再向容器中按n(CO2)：n(H2)=1：3投入CO2和H2，相當于增大壓強，平衡正向移動，所以則n(H2)/n(C2H4)將變小；
④電解時，二氧化碳在b極上得電子發(fā)生還原反應生成乙烯，電極反應式為2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O；
⑤離子交換只允許氫離子通過，所以是陽離子交換膜。