Question

【题目】CO2的富集与转化是当今环境研究的热点。

(1)化石燃料的燃烧是使大气CO2浓度增加的原因之一。汽油中含有辛烷(C8H18)，1molC8H18(l)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，放出5518kJ热量。写出C8H18完全燃烧的热化学方程式：__。

(2)一种富集CO2的过程如图所示。

①气体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，CO2浓度最高的是___。

②反应Ⅱ的化学方程式是__。

(3)一定条件下，CO2和H2反应能生成C2H4，实现CO2向能源物质的转化。

已知：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH<0

①上述反应的ΔH可根据C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(g)和__反应的焓变计算。

②研究温度和压强对CO2的平衡转化率的影响，结果如图所示。

X代表的物理量是__。比较L1与L2的大小，并说明依据__。

③相同条件下，CO2和H2还能发生其它反应：

反应a：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)

反应b：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)

……

Fe和Co(钴)可作为该反应的催化剂。改变铁钴的物质的量比，测定相同时间内CO2的消耗率和含碳产物的占比，结果如下：

n(Fe)：n(Co)	CO2消耗率/%	含碳产物占比/%
		CO	C2H4	CH4
100：0	1.1	100	0	0
50：50	30.5	36.8	20.3	42.9
0：100	69.2	2.7	0.2	97.1

结合数据，推测催化剂中钴的作用：__。

Answer 1

【答案】C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-5518kJ/mol Ⅲ K2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2KOH 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) 温度 反应2CO2(g)＋6H2(g)=C2H4(g)＋4H2O(g)是气体体积缩小的反应，当温度一定时，增大压强，平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大 钴能使反应物分子更易转化为活化分子，加快CO2被H2还原的反应速率；同时使CO2被H2还原得更充分，易生成含氢量高的CH4，提高烃的选择性

【解析】

根据热化学方程式书写要求，完成书写，注意燃烧热的热化学方程式系数；根据图示信息分析过程反应，确定气体的组成及涉及的反应书写；根据盖斯定律分析；结合反应特点分析压强和温度对平衡的影响；根据表格数据分析Co的比例对反应物消耗率和产物比例的影响确定。

(1)1molC8H18(l)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，放出5518kJ热量，该反应的热化学方程式为：C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-5518kJ/mol，故答案为：C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-5518kJ/mol；

(2)由过程图示可知气体I与氢氧化钾反应，其中含有的二氧化碳被氢氧化钾吸收转变成碳酸钾，气体II中为其他气体，碳酸钾与物质a氢氧化钙反应，产生碳酸钙沉淀b，碳酸钙高温分解得到气体III(较纯净的二氧化碳)，因此气体III中，二氧化碳的浓度最大，故答案为：III；

②由以上分析，反应II为碳酸钾与氢氧化钙的反应，反应方程式为：K2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2KOH，故答案为：K2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2KOH；

(3)①由盖斯定律可知，该反应2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)，可由C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(g)与2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)得到，故答案为：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)；

②若X为压强，由图像可知随X的增大，二氧化碳转化率减小，说明反应逆向移动，而该反应正向气体分子数减小，增大压强平衡正向移动，因此X不是压强，应为温度，故答案为：温度；反应2CO2(g)＋6H2(g)=C2H4(g)＋4H2O(g)是气体体积缩小的反应，当温度一定时，增大压强，平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大；

③由表格信息可知，Co的占比越高，二氧化碳的消耗率越大，可知Co有利用二氧化碳转变成有机产物，同时Co的占比越高产物中甲烷的含量越高，可知Co对反应有一定的选择性，Co在反应中的作用为：钴能使反应物分子更易转化为活化分子，加快CO2被H2还原的反应速率；同时使CO2被H2还原得更充分，易生成含氢量高的CH4，提高烃的选择性，故答案为：钴能使反应物分子更易转化为活化分子，加快CO2被H2还原的反应速率；同时使CO2被H2还原得更充分，易生成含氢量高的CH4，提高烃的选择性；