Question

【題目】二氧化碳的有效回收利用，既能夠緩解能源危機，又可減少溫室效應的影響，具有解決能源問題及環保問題的雙重意義。請回答下列問題：

（1）CO2的電子式為___________。

（2）Zn/ZnO熱化學循環還原CO2制CO的原理如下圖：

①從循環結果看，能量轉化的主要方式是_________________________________。

②反應2CO2(g)=2 CO(g) +O2(g) △H=___________kJ·mol－1。

（3）二甲醚是重要的有機中間體，在一定條件下利用CO2與H2可直接合成二甲醚：

2CO2(g)+6H2(B)CH3OCH3(g)+3H2O(g)，當n(H2)/n(CO2)=3時，實驗測得CO2的平衡轉化率隨溫度及壓強變化如下圖所示。

①該反應的△H___________0(填“>”或“<")。

②上圖中的壓強(p)由大到小的順序為___________。

③若在1L密閉容器中充入0.2molCO2和0.6molH2，CO2的平衡轉化率對應上圖中的A點，則在此溫度下，該反應的化學平衡常數為___________(保留整數)。

④合成二甲醚過程中往往會生成一氧化碳，合成時選用硅鋁混合物作催化劑，硅鋁比例不同，生成二甲醚或一氧化碳的物質的量分數不同。硅鋁比與產物選擇性如下圖所示。

圖中A點和B點的化學平衡常數比較：KA___________KB(填“>、=、<")。根據以上兩條曲線，寫出其中一條變化規律：____________________________________________。

（4）利用電化學原理將H2O和CO2轉化為O2和燃料(C3H8O)的實驗裝置如下圖所示。a電極的電極反應式為_________________________________。

.

Answer 1

【答案】 太陽能轉化為化學能 564 < p1>p2>p3 23 = a.溫度越高，二甲醚的選擇性(或物質的量分數)越大；b.低溫時硅鋁比對二甲醚的選擇性(或物質的量分數)影響不大，高溫時隨著硅鋁比增大，二甲醚的選擇性(或物質的量分數)先增大后減小。 3CO2+18H++18e-=C3H8O+5H2O

【解析】

（1）可以根據價鍵規則書寫CO2的電子式，注意檢查是否滿足8電子穩定結構；

（2）仔細分析圖像可知在太陽能的作用下實現了反應2CO2(g)= 2CO(g)+O2(g)，再利用蓋斯定律進行計算；

(3)①依據圖像，隨溫度升高，CO的轉化率降低確定反應為放熱反應；

②2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)正反應為氣體分子數減小的反應，溫度一定時，壓強越大，CO2的轉化率越大；

③根據A點，利用三段式法計算平衡常數；

④平衡常數只受溫度影響，圖中280℃下的A點和B點的平衡常數相等；從圖中兩條曲線的變化趨勢及對比情況可以看出：230℃的曲線變化相對平緩，280℃的曲線變化程度較大且先升后降，280℃二甲醚物質的量分數較大，溫度升高，二甲醚的物質的量濃度的變化受影響的程度也有所改變；

（4）a與電源負極相連，所以a是陰極，CO2發生還原反應生成C3H8O，據此書寫電極反應式。

（1）根據價鍵規則，CO2的電子式為；

正確答案：。

（2）仔細分析圖像可知在太陽能的作用下實現了反應2CO2(g)= 2 CO(g) +O2(g)，所以實現了太陽能向化學能轉化；利用蓋斯定律進行計算將已知兩個熱化學方程式相加后再乘以2即得2CO2(g)= 2 CO(g) +O2(g) △H=564kJ/mol；

正確答案：太陽能轉化為化學能 564。

(3) ①依據圖像，隨溫度升高，CO的轉化率降低，確定反應為放熱反應，ΔH<0；

正確答案：＜。

②2CO2(g)+6H2(B)CH3OCH3(g)+3H2O(g)正反應為氣體分子數減小的反應，溫度一定時，壓強越大，CO2的轉化率越大，根據圖像溫度相同時CO2的轉化率：p1>p2>p3，則圖中壓強由大到小的順序為p1>p2>p3；

正確答案：p1>p2>p3。

③根據A點，利用三段式法計算平衡常數；

2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)

起始量（mol/L）0.2 0.6 0 0

反應量（mol/L）0.1 0.3 0.05 0.15

平衡梁（mol/L）0.1 0.3 0.05 0.15

K=≈23；

正確答案：23。

④平衡常數只受溫度影響，圖中280℃下的A點和B點的平衡常數相等；從圖中兩條曲線的變化趨勢及對比情況可以看出：230℃的曲線變化相對平緩，280℃的曲線變化程度較大且先升后降，280℃二甲醚物質的量分數較大，溫度升高，二甲醚的物質的量濃度的變化受影響的程度也有所改變等，故可以概括為：a.溫度越高，二甲醚的選擇性越大；b.低溫時硅鋁比對二甲醚的選擇性影響不大，高溫時隨著硅鋁比增大，二甲醚的選擇性先增大后減小；

正確答案：a.溫度越高,二甲醚的選擇性(或物質的量分數)越大；b.低溫時硅鋁比對二甲醚的選擇性(或物質的量分數)影響不大，高溫時隨著硅鋁比增大，二甲醚的選擇性(或物質的量分數)先增大后減小。

（4）a與電源負極相連，所以a是陰極，CO2發生還原反應生成C3H8O，電極反應式為3CO2+18H++18e-=C3H8O+5H2O；

正確答案：3CO2+18H++18e-=C3H8O+5H2O。