Question

14．“低碳經(jīng)濟(jì)”時(shí)代，科學(xué)家利用“組合轉(zhuǎn)化”等技術(shù)對(duì)CO₂進(jìn)行綜合利用．
（1）CO₂和H₂在一定條件下可以生成乙烯：
6H₂（g）+2CO₂（g）?CH₂═CH₂（g）+4H₂O（g）△H=a kJ•mol^-1
已知：H₂（g）的燃燒熱為285.8kJ•mol^-1，CH₂=CH₂（g）的燃燒熱為1411.0kJ•mol^-1，H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ•mol^-1，則a=-127.8kJ•mol^-1．
（2）上述生成乙烯的反應(yīng)中，溫度對(duì)CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率及催化劑的催化效率影響如圖1，下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是①②④（填序號(hào)）

①溫度越高，催化劑的催化效率越高
②溫發(fā)低于250℃時(shí)，隨著溫度升高，乙烯的產(chǎn)率增大
③M點(diǎn)平衡常數(shù)比N點(diǎn)平衡常數(shù)大
④N點(diǎn)正反應(yīng)速率一定大于M點(diǎn)正反應(yīng)速率
⑤增大壓強(qiáng)可提高乙烯的體積分?jǐn)?shù)
（3）2012年科學(xué)家根據(jù)光合作用原理研制出“人造樹(shù)葉”．如圖2是“人造樹(shù)葉”的電化學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)裝置圖，該裝置能將H₂O和CO₂轉(zhuǎn)化為O₂和有機(jī)物C₃H₈O．陰極的電極反應(yīng)式為：3CO₂+18H⁺+18e^-=C₃H₈O+5H₂O．

Answer 1

分析 （1）已知：H₂（g）的燃燒熱為285.8kJ•mol^-1，則其熱化學(xué)方程式為：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol；CH₂=CH₂（g）的燃燒熱為1411.0kJ•mol^-1，其熱化學(xué)方程式為：C₂H₄（g）+3O₂（g）=2H₂O（l）+2CO₂（g）△H=-1411.0kJ/mol；H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ•mol^-1，結(jié)合蓋斯定律計(jì)算；
（2）①溫度升高化學(xué)反應(yīng)速率加快，催化劑的催化效率降低；
②該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向移動(dòng)；
③反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高平衡逆向進(jìn)行；
④溫度越低催化劑活性越小，反應(yīng)速率越慢；
⑤增大壓強(qiáng)化學(xué)平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)；
（3）由裝置圖可知，陰極上CO₂得電子C₃H₈O．

解答 解：（1）已知：H₂（g）的燃燒熱為285.8kJ•mol^-1，則其熱化學(xué)方程式為：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol①；
CH₂=CH₂（g）的燃燒熱為1411.0kJ•mol^-1，其熱化學(xué)方程式為：C₂H₄（g）+3O₂（g）=2H₂O（l）+2CO₂（g）△H=-1411.0kJ/mol②；
H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ•mol^-1③；
利用蓋斯定律將①×6-②-③×4可得：6H₂（g）+2CO₂（g）?CH₂═CH₂（g）+4H₂O（g）△H=-127.8kJ•mol^-1；
故答案為：-127.8；
（2）①化學(xué)反應(yīng)速率隨溫度的升高而加快，催化劑的催化效率降低，所以v（M）有可能小于v（N），故①不正確；
②溫度低于250℃時(shí)，隨溫度升高平衡逆向進(jìn)行乙烯的產(chǎn)率減小，故②不正確；
③升高溫度二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率減低，則升溫平衡逆向移動(dòng)，所以M化學(xué)平衡常數(shù)大于N，故③正確；
④為提高CO₂的轉(zhuǎn)化率，平衡正向進(jìn)行，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，低的溫度下進(jìn)行反應(yīng)，平衡正向進(jìn)行，但催化劑的活性、反應(yīng)速率減小，故④不正確；
⑤增大壓強(qiáng)化學(xué)平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)，即向正方向移動(dòng)，所以增大壓強(qiáng)可提高乙烯的體積分?jǐn)?shù)，故⑤正確；
故答案為：①②④；
（3）由裝置圖可知，陰極上CO₂得電子C₃H₈O，則陰極上發(fā)生電極反應(yīng)式為3CO₂+18H⁺+18e^-=C₃H₈O+5H₂O；
故答案為：3CO₂+18H⁺+18e^-=C₃H₈O+5H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)、蓋斯定律的應(yīng)用、原電池和電解池原理的理解應(yīng)用，注意化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)方法，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力．