Question

【題目】二氧化碳的有效回收利用，既能緩解能源危機，又可減少溫室效應(yīng)的影響，具有解決能源問題及環(huán)保問題的雙重意義。Zn/ZnO熱化學(xué)循環(huán)還原CO2制CO的原理如下圖所示，回答下列問題：

(1)①從循環(huán)結(jié)果看，能量轉(zhuǎn)化的主要方式是______________ ；

②反應(yīng)2CO2(g)=2CO(g)+O2(g) △H=_________kJ/mol。

③Zn/ZnO在反應(yīng)中循環(huán)使用，其作用是__________________

(2)二甲醚是主要的有機物中間體，在一定條件下利用CO2與H2可直接合成二甲醚：2CO2(g) +6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) ， =3時，實驗測得CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度及壓強變化如下圖所示。

①該反應(yīng)的△H =______0(填“>”或“<”)。

②圖中壓強(P)由大到小的順序是__________________。

③若在1L密閉容器中充入0.2molCO2和0.6molH2，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率對應(yīng)下圖中A點，則在此溫度，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)是___________(保留整數(shù))。

④合成二甲醚過程中往往會生成一氧化碳，合成時選用硅鋁化合物做催化劑，硅鋁比不同時，生成二甲醚或一氧化碳的物質(zhì)的量分數(shù)不同。硅鋁比與產(chǎn)物選擇性如下圖所示。圖中A點和B點的化學(xué)平衡常數(shù)比較：KA____KB(填“>、<、=”)。根據(jù)以上兩條曲線，寫出其中一條變化規(guī)律：_______________________。

⑤上圖是使用不同硅鋁比化合物做催化劑制備二甲醚的能量變化示意圖，其中正確且最佳的是__________。

Answer 1

【答案】太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 564 催化劑 < p1>p2>p3 23 = 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 A

【解析】

(1)①仔細分析圖象可知在太陽能的作用下實現(xiàn)了反應(yīng)，2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)，所以實現(xiàn)了太陽能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化；

②利用蓋斯定律進行計算將已知兩個熱化學(xué)方程式相加后再乘以2即得：2CO2(g)=2CO(g)+O2(g) △H=+564kJ/mol；

③Zn/ZnO在反應(yīng)中循環(huán)使用，反應(yīng)中起到催化劑的作用；

(2)①依據(jù)圖象，隨溫度升高，CO的轉(zhuǎn)化率降低，確定反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H＜0；

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

③根據(jù)A點，利用三段式法計算平衡常數(shù)；

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

起始量(mol/L) 0.2 0.6 0 0

反應(yīng)量(mol/L) 0.1 0.3 0.05 0.15

平衡量(mol/L) 0.1 0.3 0.05 0.15

K=≈23；

④平衡常數(shù)只受溫度影響，圖中280℃下的A點和B點的平衡常數(shù)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(zhì)的量分數(shù)較大，溫度升高，二甲醚的物質(zhì)的量濃度的變化受影響的程度也有所改變等，因此可以概括為：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�。�

⑤使用不同硅鋁比化合物做催化劑制備二甲醚，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，催化劑能夠降低反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率，但化學(xué)平衡不發(fā)生移動和反應(yīng)的焓變也不改變，圖象中只有A符合。