Question

【題目】CO2是造成溫室效應的廢氣，研究二氧化碳的利用具有十分重要的意義。CO2可用來合成低碳烯烴：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH=127.8 kJ/mol。請回答：

（1）已知：H2的燃燒熱是285.8kJ/mol，且H2O(g)H2O(l) ΔH=44.0 kJ/mol，則表示C2H4燃燒熱的熱化學方程式為__________________。

（2）圖l、圖2分別是CO2的平衡轉化率（α）隨壓強及溫度的變化關系，已知Z為起始時的投料比，即Z=。

①圖l中投料比相同，溫度從低到高的順序為________。

②圖2中Z1、Z2、Z3投料比從大到小的順序為________，理由是____________________。

③若要進一步提高CO2的平衡轉化率，除了可以適當改變反應溫度外，還可以采取的措施有________________。（任寫一種）

（3）若圖2中Z1=2.5，在溫度為680 K、體積為2 L的恒容密閉容器中，充入1 mol H2和0.4 mol CO2，10 min后達到平衡狀態。

①從反應開始到恰好達到平衡時，H2的平均反應速率v(H2)=________。

②680 K時，反應的平衡常數K=________。

（4）在催化劑M的作用下，CO2和H2同時發生下列兩個反應：

①2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)

②2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH＜0

下圖是乙烯在相同時間內，不同溫度下的產率，則高于T℃時乙烯產率降低的原因可能是______。

A．催化劑M的活性降低 B．①反應的平衡常數變大

C．②反應的活化能增大 D．生成甲醚的量增加

Answer 1

【答案】 C2H4(g)+3O2(g)2H2O(l)+2CO2(g) ΔH=1411.0 kJ/mol T1＜T2＜T3 Z1＞Z2＞Z3 相同溫度下，增大氫氣的量，平衡正向移動，二氧化碳的轉化率增大 增大壓強或將乙烯從體系中分離或增加Z值 0.03 mol/(L·min) 125 AD

【解析】（1）已知：①H2(g)+1/2O2(g)H2O(l) ΔH=285.8 kJ/mol；

②H2O(g)=H2O(l) ΔH=44 kJ/mol；

③2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH=127.8 kJ/mol；

根據蓋斯定律，①×6②×4③即得到C2H4(g)+3O2(g)2H2O(l)+2CO2(g) ΔH=1411.0 kJ/mol。

（2）①升溫，平衡左移，CO2轉化率降低，當圖l中投料比相同時，溫度從低到高的順序為T1＜T2＜T3。②由于相同溫度下，增大氫氣的量，平衡正向移動，二氧化碳的轉化率增大，所以圖2中Z1、Z2、Z3投料比從大到小的順序為Z1＞Z2＞Z3。③正反應是體積減小的放熱的可逆反應，因此若要進一步提高CO2的平衡轉化率，除了可以適當改變反應溫度外，還可以采取的措施有增大壓強或將乙烯從體系中分離或增加Z值。

（3）m1=2.5，在溫度為680 K時二氧化碳的轉化率是50%，則

2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)

起始濃度（mol/L） 0.2 0.5 0 0

轉化濃度（mol/L） 0.1 0.3 0.05 0.2

平衡濃度（mol/L） 0.1 0.2 0.05 0.2

則從反應開始到恰好達到平衡時，H2的平均反應速率v(H2)=0.3 mol/L÷10 min=0.03 mol/(L·min)。680 K時，反應的平衡常數K=。

（4）影響產物產率的因素只能是引起平衡移動的因素，反應的活化能增大因素都是和催化劑有關的因素，催化劑只能改變反應速率，不會引起平衡移動，乙烯產率不會影響，反應的平衡常數變大是溫度的變化引起的，反應是放熱的，平衡常數變大是因為升高溫度，不符合題意，答案選AD。