Question

【題目】二氧化碳的捕集與利用是實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排的重要途徑之一。

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

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(gè)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(yīng)為

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

起始時(shí)按n(CO2)∶n(H2)＝1∶3的投料比充入20 L的恒容密閉容器中，不同溫度下平衡時(shí)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(yīng)正反應(yīng)的活化能小于逆反應(yīng)的活化能

B．其他條件不變時(shí)，若擴(kuò)大容器容積，則活化分子百分?jǐn)?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(shí)間改變時(shí)，說明反應(yīng)已達(dá)到平衡

D．使用合適的催化劑，可以改變反應(yīng)歷程，減小反應(yīng)焓變，加快反應(yīng)速率

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

③393 K下，該反應(yīng)達(dá)到平衡后，再向容器中按n(CO2)∶n(H2)＝1∶3投入CO2和H2則將_________(填“變大”“不變”“變小”或“無法確定”)；

方法二：用惰性電極電解強(qiáng)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(yīng)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)反應(yīng)Ⅰ：2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)═(NH4)2CO3(aq)△H1

反應(yīng)Ⅱ：NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)═NH4HCO3(aq)△H2

根據(jù)蓋斯定律Ⅱ×2-Ⅰ可得：(NH4)2CO3(aq)+H2O (l)+CO2(g)2NH4HCO3(aq)△H3=2△H2-△H1，故答案為：2△H2-△H1；

(2)①A．使用催化劑，可降低反應(yīng)活化能，加快反應(yīng)速率，故A正確；B．其它條件不變時(shí)，若擴(kuò)大容器容積，則U正減小，v逆減小，故B錯(cuò)誤；C．反應(yīng)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(shí)間改變時(shí)，說明反應(yīng)已達(dá)到平衡，故C正確；D．反應(yīng)使用合適的催化劑，催化劑改變反應(yīng)歷程加快反應(yīng)速率，不改變化學(xué)平衡，不改變反應(yīng)焓變，故D錯(cuò)誤；故答案為：AC；

②圖象分析可知，393K時(shí)平衡狀態(tài)下水的物質(zhì)的量為58mol，結(jié)合化學(xué)平衡三行計(jì)算列式，設(shè)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：a3a00

變化：293a-42=8714.558

平衡：a-2942 14.558

所以a=43，轉(zhuǎn)化率=×100%=67.4%，故答案為：67.4%；

③393K下，該反應(yīng)達(dá)到平衡后，再向容器中按n(CO2)：n(H2)=1：3投入CO2和H2，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，所以則n(H2)/n(C2H4)將變小，故答案為：變�。�

④電解時(shí)，二氧化碳在b極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成乙烯，電極反應(yīng)式為2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O，故答案為：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，故答案為：陽。