Question

【题目】含碳化合物在生产生活中广泛存在，Andren Dasic等提出在M+的作用下以N2O为氧化剂可以氧化乙烯生成乙醛，催化体系氧化还原循环如图所示，请回答下列问题。

(1)已知N2O(g)+M+(s)=N2(g)+MO+(s) ΔH1=+678kJ·mol-1

MO+(s)+C2H4(g)=C2H4O(g)+M+(s) ΔH2=-283kJ·mol-1

请写出在M+的作用下以N2O为氧化剂氧化乙烯生成乙醛的热化学方程式：_________

(2)已知在含少量的I2溶液中，反应CH3CHO (aq)CH4 (g) +CO (g)分两步进行：第Ⅰ步反应CH3CHO (aq) +I2 (aq) →CH3I (l) +HI (aq) +CO (g) (慢反应)，第II步为快反应。

①决定此反应快慢的是第______(填“Ⅰ”或“II”)步反应

②请写出第II步反应的化学方程式：_________

(3)若物质与氧原子的结合力用OA表示，氧原子与N2生成N2O的结合力OA(N2) =167.4 kJ·mol-1， 氧原子与乙烯生成乙醛的结合力OA (C2H4) = 473 kJ·mol-1，则可做该反应催化剂的M+与氧原子的的结合力OA (M+)的值应满足________，使用催化剂会使该反应的活化能________ (填“增大”、 “减小”、“不变”)。

(4)某2L容器中发生: 2CO2(g)2CO (g)+O2 (g)，2molCO2在不同温度下平衡分解的情况如图所示。

①恒温恒容条件下，能表示该可逆反应达到平衡状态的是______(填标号)

A.CO体积分数与O2体积分数的比值保持不变

B.容器内混合气体的密度保持不变

C.容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变

D.容器内碳元素的质量分数保持不变

②图中a、b、c三点的平衡常数K(a)、K(b)、K(c)的大小关系为_______

③为实现CO2减排，目前较成熟的方法是用高浓度的K2CO3溶液吸收工业烟气中的CO2，得溶液X，再利用电解法使K2CO3溶液再生，其装置示意图如图，用必要的文字和化学用语简述在阴极区再生的原理____________。

Answer 1

【答案】N2O(g)+C2H4(g)=N2(g)+C2H4O(g) H=+395kJ/mol Ⅰ CH3I(l)+HI(aq)→CH4(g)+I2(aq) 167.4kJ/mol<OA(M)<473 kJ/mol 减小 C K(a)=K(b)<K(c) 存在电离平衡：H++，阴极H+放电，H+浓度减小，平衡右移

【解析】

(4)①当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，据此分析；
②据图可知温度升高CO2的体积分数减小，说明升高温度平衡正向移动，正反应为吸热反应；

(1)已知：①N2O(g)+M+(s)=N2(g)+MO+(s) ΔH1=+678kJ·mol-1

②MO+(s)+C2H4(g)=C2H4O(g)+M+(s) ΔH2=-283kJ·mol-1

根据盖斯定律①+②可得N2O(g)+C2H4(g)=N2(g)+C2H4O(g) H=ΔH1+ΔH2=+678kJ·mol-1+(-283kJ·mol-1)=+395kJ/mol；

(2)①慢反应决定整体反应速率，所以决定此反应快慢的是第Ⅰ步；

②总反应-第Ⅰ步反应可得第II步反应为CH3I(l)+HI(aq)→CH4(g)+I2(aq)；

(3)由催化剂的作用机理结合图示信息知，当氧原子与催化剂的结合力处于中间值时，此反应可以发生，则167.4kJmol-1<OA(M)<473kJmol-1；催化剂能降低该反应的活化能；

(4)①A．起始投料为CO2，根据反应方程式可知无论是否平衡，反应过程中CO体积分数与O2体积分数的比值均为2:1，故A不符合题意；

B．容器恒容，反应物和生成物均为气体，所以气体质量始终不变，则无论是否平衡，气体的密度始终不变，故B不符合题意；

C．气体质量始终不变，但该反应前后气体系数之和不相等，为平衡时气体的总物质的量会变，则平均相对分子质量会变，所以当其不变时反应平衡，故C符合题意；

D．根据质量守恒可知容器内碳元素的质量分数始终不变，故D不符合题意；

综上所述选C；

②据图可知温度升高CO2的体积分数减小，说明升高温度平衡正向移动，正反应为吸热反应，则温度越高，平衡常数越大，c点温度高于a、b，所以c点平衡常数最大，a、b两点温度相同，平衡常数相同，所以三点平衡常数大小关系为K(a)=K(b)<K(c)；

③K2CO3溶液吸收工业烟气中的CO2可以得到KHCO3溶液，将KHCO3溶液通入电解池阴极，存在电离平衡：H++，阴极H+放电，H+浓度减小，平衡右移，实现K2CO3溶液再生。