4.
随着能源与环境问题越来越被人们关注,碳一化学\(\rm{(C1}\)化学\(\rm{)}\)成为研究的热点\(\rm{.}\)“碳一化学”即以单质碳及\(\rm{CO}\)、\(\rm{CO2}\)、\(\rm{CH4}\)、\(\rm{CH3OH}\)等含一个碳原子的物质为原料合成工业产品的化学与工艺.
\(\rm{(1)}\)将\(\rm{CO2}\)转化成有机物可有效实现碳循环\(\rm{.CO2}\)转化成有机物的例子很多,如:
\(\rm{a.6CO_{2}+6H_{2}O \xrightarrow[]{光合作用} C_{6}H_{12}O_{6}}\) \(\rm{b.CO_{2}=3H}\)2\(\rm{ \xrightarrow[\triangle ]{催化剂} }\)\(\rm{CH_{3}OH+H_{2}O}\)
\(\rm{c.CO_{2}+CH_{4} \xrightarrow[\triangle ]{催化剂} CH_{3}COOH.}\) \(\rm{d.2CO_{2}+6H_{2} \xrightarrow[\triangle ]{催化剂} CH_{2}=CH_{2}+4H_{2}}\)
在以上属于人工转化的反应中,原子利用率最高的是 \(\rm{(}\)填序号\(\rm{)}\).
\(\rm{(2)CO_{2}}\)制备甲醇:\(\rm{CO_{2}(g)+3H_{2}(g)⇌ CH_{3}OH(g)+H_{2}O(g)\triangle H=-49.0kJ⋅mol^{-1}}\),在一定条件下,体系中\(\rm{CO_{2}}\)的平衡转化率\(\rm{(α)}\)与\(\rm{L}\)和\(\rm{X}\)的关系如图所示,\(\rm{L}\)和\(\rm{X}\)分别表示温度或压强.
Ⅰ\(\rm{.X}\)表示的物理量是 .
Ⅱ\(\rm{.}\)判断\(\rm{L_{1}}\)与\(\rm{L_{2}}\)的大小关系是并说明理由 .
\(\rm{(3)}\)二甲醚\(\rm{(CH_{3}OCH_{3})}\)被称为\(\rm{21}\)世纪的新型燃料,也可替代氟利昂作制冷剂等,对臭氧层无破坏作用\(\rm{.}\)工业上可利用煤的气化产物\(\rm{(}\)水煤气\(\rm{)}\)合成二甲醚\(\rm{.}\)工业上利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
\(\rm{a.2H_{2}(g)+CO(g)⇌ CH_{3}OH(g)}\) \(\rm{\triangle H_{1}=-90.8kJ⋅mol^{-1}}\)
\(\rm{b.2CH_{3}OH(g)⇌ CH_{3}OCH_{3}(g)+H_{2}O(g)}\) \(\rm{\triangle H_{2}=-23.5kJ⋅mol^{-}}\)
\(\rm{c.CO(g)+H_{2}O(g)⇌ CO_{2}(g)+H_{2}(g)}\) \(\rm{\triangle H_{3}=-41.3kJ⋅mol}\)
\(\rm{①}\)总反应:\(\rm{3H_{2}(g)+3CO(g)⇌ CH_{3}OCH_{3}(g)+CO_{2}(g)}\)的\(\rm{\triangle H_{4}=}\) .
\(\rm{②}\)对于反应\(\rm{b}\),在温度和容积不变的条件下,能说明该反应已达到平衡状态的是 \(\rm{(}\)填字母\(\rm{)}\).
\(\rm{a.n(CH_{3}OH)=n(CH_{3}OCH_{3})=n(H_{2}O)}\)
\(\rm{b.}\)容器内压强保持不变
\(\rm{c.H_{2}O(g)}\)的浓度保持不变
\(\rm{d.CH_{3}OH}\)的消耗速率与\(\rm{CH_{3}OCH_{3}}\)的消耗速率之比为\(\rm{2}\):\(\rm{1}\)
\(\rm{(4)}\)以\(\rm{KOH}\)溶液为电解质,用二甲醚\(\rm{-}\)空气组成燃料,其中负极的电极反应式为 .
\(\rm{(5)C_{1}}\)化合物在治理汽车尾气方面也大有可为,如\(\rm{CO}\)、\(\rm{CH_{4}}\)等在一定条件下均可以与氮氧化物生成无污染的物质\(\rm{.}\)写出\(\rm{CO}\)与氮氧化物\(\rm{(NO_{x})}\)在有催化剂的条件下反应的化学方程式 .