【題目】CO2是目前大氣中含量最高的一種溫室氣體,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%。CO2的綜合利用是解決溫室問題的有效途徑。

1)研究表明CO2H2在催化劑存在下可發(fā)生反應生成CH3OH。己知部分反應的熱化學方程式如下:

CH3OH(g)+ O2(g) CO2(g)+2H2O1 △H1=akJmol-1

H2(g)+O2(g) H2O1 △H2=bkJmol-1

H2O(g) H2O(l) △H3=ckJmol-1

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=__________kJmol-1

2)為研究CO2CO之間的轉化,讓一定量的CO2與足量碳在體積可變的密閉容器中反應:C(s)CO2(g)2CO(g) H,反應達平衡后,測得壓強、溫度對CO的體積分數(shù)(φ(CO))的影響如圖所示。

回答下列問題:

壓強p1、p2p3的大小關系是________;Ka 、 Kb 、 Kc a、bc三點對應的平衡常數(shù),則其大小關系是_________

②900℃、1.0 MPa時,足量碳與a molCO2反應達平衡后,CO2的轉化率為___________ (保留三位有效數(shù)字),該反應的平衡常數(shù)Kp_________(用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù))。

3以二氧化鈦表面覆蓋Cu2Al2O4 為催化劑,可以將CO2 CH4 直接轉化成乙酸,CO2(g)+CH4(g)CH3COOH(g)。在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率如右圖所示。250300 ℃時,乙酸的生成速率降低的主要原因是_____________; 300400℃時,乙酸的生成速率升高的主要原因是___________。

為了提高該反應中CO2的轉化率,可以采取的措施是_____(寫一條即可)。

4)以鉛蓄電池為電源可將CO2轉化為乙烯,其原理如圖所示,電解所用電極材料均為惰性電極。陰極上的電極反應式為___________;每生成0.5mol乙烯,理論上需消耗鉛蓄電池中_____mol硫酸。

【答案】(3b-a-c ) p1p2p3 KaKbKc 66.7% (或0.667 3.2 MPa 催化劑的催化效率降低 溫度升高,化學反應速率加快 增大反應體系壓強或增大CH4的濃度或將乙酸液化分離出來 2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O 6

【解析】

本題需要根據(jù)蓋斯定律進行計算△H,且根據(jù)三段式進行分析計算,壓強之比等于物質(zhì)的量之比。根據(jù)圖像分析出反應C(s)CO2(g)2CO(g)減小壓強反應向正方向進行,正反應為吸熱反應,H0。在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率,溫度超過250℃時,催化劑的催化效率降低,在300℃時失去活性,所以溫度高于300℃時,乙酸的生成速率升高是由溫度升高導致的,根據(jù)此分析進行解答。

1)已知①CH3OH(g)+ O2(g) CO2(g)+2H2O1 H1=akJmol-1

H2(g)+O2(g) H2O1 H2=bkJmol-1

H2O(g) H2O(l) H3=ckJmol-1

則根據(jù)蓋斯定律,由3--③可得到 CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),故△H= (3b-a-c ) kJmol-1

故答案為(3b-a-c )

2)①對于反應C(s)CO2(g)2CO(g)減小壓強反應向正方向進行,由圖可知相同溫度時P1時的CO體積分數(shù)大于P2大于P3 p1p2p3,相同壓強時比較溫度對反應的影響,同一壓強下增大溫度,CO的體積分數(shù)會增大,故正反應為吸熱反應,H0,平衡常數(shù)只受反應溫度影響,故在700℃下,KaKb,c點的溫度高于a點和b點,溫度升高反應正向進行故KaKbKc。

②若起始壓強為P0,達到平衡轉化率為α,

C(s)CO2(g)2CO(g)

起始(mol a 0

變化(mol m 2m

平衡(mol a-m 2m

,故CO2的轉化率為≈66.7% (或0.667)。

壓強之比等于物質(zhì)的量之比,則反應的平衡常數(shù)Kp

故答案為 p1p2p3 KaKbKc 66.7% (或0.667 3.2 MPa

3)①如圖為不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率的關系,溫度超過250℃時,催化劑的催化效率降低,在300℃時失去活性,所以溫度高于300℃時,乙酸的生成速率升高是由溫度升高導致的。

②為了提高該反應中CO2的轉化率即使反應正向進行,可以增大壓強或增大CH4的濃度或將乙酸液化分離出來。

故答案為 催化劑的催化效率降低 . 溫度升高,化學反應速率加快 增大反應體系壓強或增大CH4的濃度或將乙酸液化分離出來

4)電解時,陰極得電子,發(fā)生還原反應,電極反應式是2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O。每生成0.5mol乙烯,消耗12molH+,故消耗6mol硫酸。

故答案為 催化劑的催化效率降低 . 溫度升高,化學反應速率加快 增大反應體系壓強或增大CH4的濃度或將乙酸液化分離出來

故答案為 2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O 6

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【題目】按要求回答下列問題:

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(2)中含有的官能團為_______________;

(3)2-甲基-1-丁烯的結構簡式____________________;

(4)相對分子質(zhì)量為 72 且一氯代物只有一種的烷烴的結構簡式________________

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(R1,R2為烴基)

1)寫出A的結構簡式______,B分子中的含氧官能團的名稱為_______________。

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a.可穩(wěn)定存在于堿性溶液中

b.化學式為C11H10O2

c.可發(fā)生氧化反應、還原反應、取代反應

d. 1mol該物質(zhì)與足量H2發(fā)生加成反應時可消耗4mol H2

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是同分異構體

⑥相同質(zhì)量的烴完全燃燒,耗氧量最大的是 CH4

⑦戊二酸的分子式是C5H8O4,符合此分子式的二元酸有 3

A.①③⑦B.①③⑥C.②⑥⑦D.④⑤⑦

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