Question

【題目】CO2的資源化利用能有效減少CO2的排放，充分利用碳資源。

（1）全球變暖現象很可能是大氣中的溫室氣體（如CO2）聚集造成的。有科學家提出可以將CO2通過管道輸送到海底，這樣可減緩空氣中CO2濃度的增加。下列有關說法正確的是__（填字母）。

A．送到海底越深的地方，CO2溶解得越多，同時CO2可能液化甚至變成干冰

B．把CO2輸送到海底，會使海水酸性增強，有利于海洋生態環境

C．把CO2輸送到海底，這是人類減緩空氣中CO2濃度增加速率的唯一辦法

D．要減緩空氣中CO2濃度的增加，最有效的措施是使用新能源和植樹造林

（2）已知：①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890kJ·mol-1

②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-572kJ·mol-1

則反應CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(l) ΔH=__kJ·mol-1。

（3）CO2催化加氫合成二甲醚是CO2轉化的一種方法，主要發生下列反應：

反應Ⅰ：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2kJ·mol-1

反應Ⅱ：2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH=-122.5kJ·mol-1

在一體積為1L的恒容密閉容器中，充入1molCO2與1molH2，CO2的平衡轉化率和平衡時CH3OCH3的選擇性隨溫度的變化曲線如圖所示。其中：CH3OCH3的選擇性=×100%。

①CH3OCH3的選擇性隨溫度的升高而降低的原因是___。

②270℃時，測得平衡時CH3OCH3的物質的量為0.1mol，此時反應Ⅰ的化學平衡常數K=__（保留2位有效數字）。

（4）多晶Cu是目前唯一被實驗證實能高效催化CO2還原為烴類（如C2H4）的金屬。電解裝置中分別以多晶Cu和鉑為電極材料，用陰離子交換膜分隔開陰、陽極室，陰、陽極室的KHCO3溶液的濃度（約0.1mol·L-1左右）基本保持不變。并向某極室內持續通入CO2，溫度控制在10℃左右。通入CO2的電極為___（填“陰極”或“陽極”），生成C2H4的電極反應式為__。

Answer 1

【答案】AD -254 反應I的△H>O，反應Ⅱ的△H<0，溫度升高，反應I正向進行，反應Ⅱ逆向進行，CH3OCH3的選擇性降低 0.83 陰 14CO2＋12e－＋8H2O=C2H4＋12HCO3－

【解析】

（1）從影響環境的角度考慮；

（2）根據蓋斯定律進行分析；

（3）利用化學平衡常數的表達式進行分析；

（4）利用電解原理、電極反應式的書寫；

（1）A、氣體溶解度隨壓強的增大而增大，壓強增大CO2可能液化，故A說法正確；

B、CO2能與水反應生成H2CO3，使海水酸性增強，破壞海洋生態環境，故B說法錯誤；

C、減緩空氣中CO2濃度有多種方法，如合成聚二氧化碳塑料等，故C說法錯誤；

D、使用新能源減少CO2排放，植樹造林可降低CO2濃度，故D說法正確；

答案為AD；

（2）利用蓋斯定律，根據目標反應方程式，有②×2－①，△H=(－572×2kJ·mol－1)－(－890kJ·mol－1)=－254kJ·mol－1；

答案為－254kJ·mol－1；

（3）①反應I△H>0，屬于放熱反應，升高溫度，平衡正向移動，反應Ⅱ的△H<0，該反應為放熱反應，升高溫度，平衡逆向進行，CH3OCH3的選擇性降低；

答案為反應I的△H>O，反應Ⅱ的△H<0，溫度升高，反應I正向進行，反應Ⅱ逆向進行，CH3OCH3的選擇性降低；

②根據圖像，在270℃時，CH3OCH3的選擇性為50%，測的平衡時CH3OCH3的物質的量為0.1mol，依據CH3OCH3的選擇性公式計算出反應中消耗CO2的物質的量為0.4mol，則剩余CO2的物質的量為(1－0.4)mol=0.6mol，因此有

達到平衡后n(H2O)=0.5mol，n(H2)=(1－0.8)mol=0.2mol，n(CO)=0.2mol，根據化學平衡常數的表達式，K=，代數數值K≈0.83；

答案為0.83；

（4）根據題意CO2→C2H4，C的化合價由＋4價→－2價，化合價降低，根據電解原理，通入CO2的電極為陰極，其電極反應式為14CO2＋12e－＋8H2O=C2H4＋12HCO3－；

答案為陰極；14CO2＋12e－＋8H2O=C2H4＋12HCO3－。