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【题目】工业生产会产生大量CO2,增加了碳排放量。人们一直努力将CO2变废为宝。

途径一:将CO2催化加氢可制取乙烯。

已知:2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g) ΔH= -152kJ/mol

(1)如图所示为在体积为2L的恒容容器中,投料为1mol CO2和3mol H2时,测得温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响。请回答:

①计算250℃时该反应的化学平衡常数K=_______(列出计算式即可)。

②下列说法正确的是_____

a.平衡常数大小:M>N

b.反应物活化分子百分数大小:M>N

c.当压强、混合气体的密度或不变时均可视为化学反应已达到平衡状态

d.其他条件不变,若不使用催化剂,则250℃时CO2的平衡转化率可能位于点M1

(2)下列措施一定可以提高平衡体系中C2H4百分含量,又能加快反应速率的是 ________

a.升高温度 b.缩小体积,增大压强

c.增大H2的浓度 d.将产物从反应体系中分离出来

途径二:以稀硫酸为电解质溶液,利用电解原理将CO2转化为乙烯。

已知:该电解池的工作原理如图所示。

(1)M极上的电极反应式为________________________

(2)已知铅蓄电池放电时发生的反应为:PbO2+ Pb + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O。若铅蓄电池中消耗1molH2SO4,理论上能产生标准状况下C2H4____________L(结果保留两位小数)。

(3)反应一段时间后,停止通电并撤掉交换膜使溶液充分混合。此时和电解前相比,硫酸溶液的pH____________(选填“变大”、“变小”或“不变” )。

【答案】 a b 2CO2+12e- +12H+ = C2H4 + 4H2O 1.87 变小

【解析】途径一:

(1)由图可知,250CO2的平衡转化率为50%,则

2CO2(g)+6H2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g)

c始:0.51.50 0

c转:0.250.750.125 0.5

c平:0.250.750.125 0.5

则平衡常数K=故答案为:

a.该反应正方向为放热反应,升高温度逆向移动,N点的温度大于M点,所以M点反应向正方向进行的程度大,即平衡常数大小:M>Na项正确;b.温度越高,反应物活化分子百分数越大,N点的温度高,所以反应物活化分子百分数大小:M<Nb项错误;c.混合气体的质量不变,体积不变,所以混合气体的密度始终不变,所以不能根据混合气体的密度来判断化学反应是否达到平衡状态,项c错误;

d.由图象可知,其他条件不变,若不使用催化剂,250CO2的平衡转化率可能位于点Md项错误;故答案为:a

(2)a.升高温度,有利于逆方向,平衡体系中C2H4百分含量降低,a项错误;b.缩小体积,增大压强,反应速率加快,平衡正向移动,平衡体系中C2H4百分含量增加,b项正确;c.增大H2的浓度,反应速率加快。平衡正向移动,有利于C2H4的生成,但是平衡体系中C2H4百分含量降低,c项错误;d.将产物从反应体系中分离出来,反应速率减慢,d项错误;故答案为:b

途径二:

(1)由图可知M极由二氧化碳生成乙烯,则该极得电子发生氧化反应,电极反应式为:2CO2+12H++12e=CH2=CH2+4H2O;故答案为:2CO2+12H++12e=CH2=CH2+4H2O

(2)已知铅蓄电池放电时发生的反应为:PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O.若铅蓄电池中消耗1molH2SO4,则转移电子为1mol,根据2CO2+12H++12e=CH2=CH2+4H2O,生成的乙烯为mol标况下的体积为mol×22.4L/moL=1.87L;故答案为:1.87

(3)M极由二氧化碳生成乙烯,电极反应式为:2CO2+12H++12e=CH2=CH2+4H2ON极溶液中水参与放电生成氧气电极反应式为:2H2O4e=4H++O2,则总反应2CO2+2H2O=C2H4+3O2,混合后硫酸溶液中水的量减少,酸性增强,pH变小;故答案为:变小。

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若某反应的平衡常数表达式为K=,请写出此反应的热化学方程式__________________________________________________________

(2)N2O5在一定条件下可发生分解:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)。若在恒容绝热的密闭容器中充入一定量 N2O5进行该反应,下列选项能判断该反应达到平衡状态的是_______

A.v (N2O5)=2v (NO2) B.容器内NO2浓度是O2浓度的4倍

C.平衡常数K不再随时间而变化 D.混合气体的密度保持不变

E.混合气体的压强不随时间而变化

(3)工业上也可以利用I2O5消除CO的污染。已知:5CO(g)+I2O5(s)5CO2(g)+I2(s),不同温度下,向装有足量I2O5固体的4L恒容密闭容器中通入2mol CO,测得CO2的体积分数随时间变化的曲线如下图。回答下列问题:

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C.b点时,向平衡体系中再加入I2O5(s),平衡向正反应方向移动

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