2020年9月22日，中國國家主席習近平在第七十五屆聯合國大會上莊嚴宣布，中國將力爭2030年前實現碳達峰、2060年前實現碳中和。研究CO2的轉化及高值化利用具有重要意義。
Ⅰ.已知CO2溶于水的過程及其平衡常數可表示為：
CO2（g）+H2O（1）?H2CO3 （aq） K1=c（H2CO3）p（CO2），p（CO2）表示CO2的平衡壓強Ka1（H2CO3）=4.3×10-7，Ka2（H2CO3）=5.6×10-11，Ka（HClO）=3.0×10-8
（1）天然雨水的pH＜7，用電離方程式解釋其原因 H2CO3?H++HCO-3H2CO3?H++HCO-3。
（2）將CO2通入NaClO水溶液中，發生的主要反應為CO2+H2O+ClO-?HCO-3+HCO。寫出該反應的平衡常數表達式：K=K1×Ka1（H2CO3）Ka（HClO）K1×Ka1（H2CO3）Ka（HClO）[用K1、Kal（H2CO3）和Ka（HClO）的式子表示]
（3）根據平衡常數計算說明CO2通入NaClO水溶液中，主要反應并非CO2+H2O+2ClO-?CO2-3+2HClO：前者反應的平衡常數為K1×Kal（H2CO3）Ka（HClO）=14.33K1，后者反應的平衡常數為K1×Ka1（H2CO3）×Ka2（H2CO3）K2a（HClO）=2.68×10-2K1，遠遠小于14.33K1前者反應的平衡常數為K1×Kal（H2CO3）Ka（HClO）=14.33K1，后者反應的平衡常數為K1×Ka1（H2CO3）×Ka2（H2CO3）K2a（HClO）=2.68×10-2K1，遠遠小于14.33K1。
Ⅱ.在雙功能催化劑作用下。由CO2加氫可以合成二甲醚。涉及以下主要反應。
反應1（甲醇合成）：CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）
反應2（甲醇脫水）：2CH3OH（g）═CH3OCH3（g）+H2O（g）
反應3（逆水汽變換）：CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2Og）
相關物質變化的焓變示意圖如表：
c
（
H
2
C
O
3
）
p
（
C
O
2
）
HCO
-
3
HCO
-
3
HCO
-
3
K
1
×
K
a
1
（
H
2
C
O
3
）
K
a
（
HC
l
O
）
K
1
×
K
a
1
（
H
2
C
O
3
）
K
a
（
HC
l
O
）
CO
2
-
3
K
1
×
K
al
（
H
2
C
O
3
）
K
a
（
HC
l
O
）
=
14
.
33
K
1
K
1
×
K
a
1
（
H
2
C
O
3
）
×
K
a
2
（
H
2
C
O
3
）
K
2
a
（
HC
l
O
）
=
2
.
68
×
1
0
-
2
K
1
K
1
×
K
al
（
H
2
C
O
3
）
K
a
（
HC
l
O
）
=
14
.
33
K
1
K
1
×
K
a
1
（
H
2
C
O
3
）
×
K
a
2
（
H
2
C
O
3
）
K
2
a
（
HC
l
O
）
=
2
.
68
×
1
0
-
2
K
1
 |
2CO（g）+2H2O（g）+4H2（g） |
| 2CO2（g）+6H2（g） | |
| 2CH3OH（g）+2H2O（g） | |
| CH3OCH3（g）+3H2O（g） |
（4）寫出反應3的熱化學方程式
CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）△H=+41.2kJ?mol-1
CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）△H=+41.2kJ?mol-1
。（5）在圖2中畫出采用雙功能催化劑由CO2加氫合成二甲醚的能量變化圖
（6）下列說法正確的是
B
B
。A.為提高工業生產效率，合成二甲醚的適宜條件是高溫高壓
B.可通過監測反應體系中CH3OCH3和H2O濃度比判斷是否達到平衡
C.反應達平衡時，若縮小容器體積，反應3平衡不發生移動
D.一定溫度、壓強下，尋找活性更高的催化劑，是提高CO2平衡轉化率的研究方向
【答案】H2CO3?H++；；前者反應的平衡常數為，后者反應的平衡常數為，遠遠小于14.33K1；CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）△H=+41.2kJ?mol-1；；B
HCO
-
3
K
1
×
K
a
1
（
H
2
C
O
3
）
K
a
（
HC
l
O
）
K
1
×
K
al
（
H
2
C
O
3
）
K
a
（
HC
l
O
）
=
14
.
33
K
1
K
1
×
K
a
1
（
H
2
C
O
3
）
×
K
a
2
（
H
2
C
O
3
）
K
2
a
（
HC
l
O
）
=
2
.
68
×
1
0
-
2
K
1
；B【解答】
【點評】
聲明：本試題解析著作權屬菁優網所有，未經書面同意，不得復制發布。
發布：2024/8/6 8:0:9組卷：12引用：3難度：0.4
相似題
-
1．氫氣最早于16世紀被人工制取出來，氫氣是一種清潔能源。
（1）利用光伏電池電解水制H2是氫能的重要來源。已知：H-H鍵、O=O鍵、H-O鍵的鍵能依次為436kJ?mol-1、495kJ?mol-1、463kJ?mol-1。則2H2O（g）═2H2（g）+O2（g）△H=kJ?mol-1。
（2）T1℃時，向5L恒容密閉容器中充入0.5molCH4，只發生反應2CH4（g）?C2H4（g）+2H2（g），達到平衡時，測得c（C2H4）=2c（CH4），CH4的轉化率為；保持其他條件不變，溫度改為T2℃，經25s后達到平衡，測得c（CH4）=2c（C2H4），則0～25s內v（C2H4）=mol?L-1?s-1。
（3）CH4分解時幾種氣體的平衡分壓（pPa）的對數值lgp與溫度的關系如圖所示。
①T℃時，向一恒容密閉容器中通入一定量的CH4（g）、C2H4（g）和H2（g），只發生反應2CH4（g）?C2H2（g）+3H2（g）ΔH，ΔH（填“＞”或“＜”）0，此時的平衡常數Kp=（用平衡分壓代替濃度進行計算）Pa2。
②若只改變一個反應條件使Kp變大，則該條件是（填標號）。
A.減小C2H2的濃度
B.升高溫度
C.增大壓強
D.加入合適的催化劑
（4）工業上，以KNH2和液氨為電解質，以石墨為電極，電解液氨制備H2。陽極的電極反應式為，一段時間后陰、陽兩極收集到的氣體質量之比為。發布：2025/1/4 8:0:1組卷：9引用：3難度：0.5 -
2．反應 4A（g）+5B（g）?4C（g）+6D（g）在 5L 的密閉容器中進行，半分鐘后，C 的物質的量增 加了 0.30mol。下列敘述正確的是（ ）
發布：2024/12/30 19:30:2組卷：67引用：6難度：0.6 -
3．將等物質的量的A、B混合于2L的密閉容器中，發生如下反應：3A（g）+B（g）?xC（g）+2D（g），經5min后，測得D的濃度為0.5mol/L，c（A）：c（B）=3：5，C的平均反應速率為0.1mol/（L?min）．求：
（1）此時A的濃度c（A）=mol/L，反應開始前容器中的A、B的物質的量：n（A）=n（B）=mol；
（2）B的平均反應速率v（B）=mol/（L?min）；
（3）x的值為．發布：2024/12/30 19:0:1組卷：163引用：26難度：0.3