碳及其化合物在生活、化工领域发挥着重要的作用．试回答下列问题：（1）二甲醚（CH30CH3）是无色气体，可作为一种新型能源．工业上可用CO2和H2反应合成二甲醚：2CO2（g）+6H2（g）⇌CH3OCH3

Question

碳及其化合物在生活、化工领域发挥着重要的作用．试回答下列问题：
（1）二甲醚（CH₃0CH₃）是无色气体，可作为一种新型能源．工业上可用CO₂和H₂反应合成二甲醚：2CO₂（g）+6H₂（g）⇌CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）△H₀
已知：
CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₁=-53.7kJ•mol^-1
CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）⇌2CH₃OH（g）△H₂=+23.4kJ•mol^-1
①合成二甲醚的△H=___
②下列能判断恒温恒容条件下合成二甲醚的反应已达到平衡的依据为___（填字母）．
a．气体密度不变
b．压强不变
c．气体平均相对分子质量不变
d．反应前n（C0₂）=2mol，n（H₂）=6mol，一段时间后测得容器中 (n(CO2))/(n(H2))的比值不变
③上述合成二甲醚的反应在不同温度、不同投料比时，CO₂的平衡转化率如图1所示．T₁温度下，将6mol CO₂和12mol H₂充人2L的恒容密闭容器中，5min后反应达到平衡状态，则0～5min内的平均反应速v（CH₃OCH₃）=___；A、B、C三点对应平衡常数K_A、K_B．K_C之间的大小关系为___．

（2）有科学家提出由CO₂制取C的太阳能工艺如图2所示，若重整系统发生的反应中 (n(FeO))/(n(CO2))=4，则重整系统中发生反应的化学方程式为___
（3）以CO₂为原料利用电解法可制取乙烯，其装置如图3所示．电极a为电源的___（填“正极”或“负极”），生成乙烯的电极反应式为___．
（4）常温下，用氨水吸收CO₂可得到NH₄HCO₃溶液．反应NH₄⁺+HCO₃^-+H₂O=NH₃•H₂O+H₂CO₃的平衡常数K=___．（已知常温下NH₃•H₂O的电离平衡常数 K_b=2×l0^-5，H₂CO₃的电离平衡常数K₁=4×l0^-7）

Answer 1

（1）①已知反应：ⅠCO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁=-53.7kJ．mol^-1 I
ⅡCH₃OCH₃（g）+H₂O（g）⇌2CH₃OH（g）△H₂=+23.4kJ．mol^-1 II
将I×2-II可得：2CO₂（g）+6H₂（g）⇌CH₃OCH₃（g）+3H₂O （g）△H=（-53.7kJ．mol^-1）×2-（+23.4kJ．mol^-1）=-130.8 kJ．mol^-1，
故答案为：-130.8 kJ．mol^-1；
②对于反应：2CO₂（g）+6H₂（g）⇌CH₃OCH₃（g）+3H₂O （g）
a．由于是恒容的容器，容器体积V一直不变，而此反应全部是气体参加和生成，故气体的质量一直不变，则气体的密度无论反应有没有达到平衡都一直不变，故不能作为反应达平衡的标志，故a错误；
b．由于容器恒容，而此反应正反应方向是气体的物质的量减小的反应，故反应在平衡之前，容器内的压强在变小，故当压强不变时，说明反应达平衡，故b正确；
c．此反应全部是气体参加和生成，故气体的质量一直不变，而正反应方向是气体的物质的量减小的反应，故平衡之前，气体平均相对分子质量在变大，故当不变时，能说明反应达平衡，故c正确；
d．反应前n（C0₂）=2mol，n（H₂）=6mol，而根据物质的量的该变量等于计量数之比可知，△（C0₂）：△（H₂）=2：6，故无论反应是否达到平衡，n（C0₂）：n（H₂）恒等于2：6即1：3，故当比值不变时，不能说明反应达平衡，故d错误；
故答案为：bc；
③T₁温度下，将6molCO₂和12molH₂充入2L的密闭容器中，由图象可知，5min后反应达到平衡状态时二氧化碳转化率为60%，则生成CH₃OCH₃0为6mol×60%×(1)/(2)=1.8mol，所以平均反应速率v（CH₃OCH₃）=((1.8mol)/(2L))/(5min)=0.18 mol/（L•min）；
平衡常数仅与温度有关，温度不变，平衡常数不变，所以K_A=K_C，在相同投料比时，T₁温度下二氧化碳转化率大，所以T₁温度下正向进行程度故T₂温度大，则K_A=K_C>K_B，
故答案为：0.18 mol/（L•min）；K_A=K_C>K_B；
（2）由CO₂制取C的太阳能工艺图示可知，CO₂被FeO还原为C，则FeO将被氧化，根据重整系统发生的反应中(n(FeO))/(n(CO2))=4，结合得失电子数守恒和质量守恒可知反应为：4FeO+CO₂(700K.)/()C+2Fe₂O₃，故答案为：4FeO+CO₂(700K.)/()C+2Fe₂O₃；
（3）电极a上通入CO₂，生成C₂H₄，碳元素发生了还原反应，故电极a为阴极，则所连的是电源的负极；此电极上通入CO₂，生成C₂H₄，碳元素的化合价由+4价变为-2价，结合溶液呈酸性可知极方程式为：2CO₂+12e^-+12H⁺=C₂H₄+4H₂O，故答案为：负极；2CO₂+12e^-+12H⁺=C₂H₄+4H₂O；
（4）反应NH₄⁺+HCO₃^-+H₂O=NH₃•H₂O+H₂CO₃的平衡常数K=(c(NH3•H2O)•c(H2CO3))/(c(NH4+)•c(HCO3-))，而NH₃•H₂O的电离平衡常数表达式K_b=(c(NH4+)•c(OH-))/(c(NH3•H2O))，H₂C0₃的电离平衡常数K₁=(c(HCO3-)•c(H+))/(c(H2CO3))，从而可得出平衡常数间的关系K=

作业帮用户 2017-10-06 举报

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