Question

17．“低碳經濟”時代，科學家利用“組合轉化”等技術對CO₂進行綜合利用．
（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中，溫度對CO₂的平衡轉化率及催化劑的催化效率影響如圖1，下列有關說法不正確的是①②④（填序號）
①溫度越高，催化劑的催化效率越高
②溫發(fā)低于250℃時，隨著溫度升高，乙烯的產率增大
③M點平衡常數(shù)比N點平衡常數(shù)大
④N點正反應速率一定大于M點正反應速率
⑤增大壓強可提高乙烯的體積分數(shù)
（3）2012年科學家根據(jù)光合作用原理研制出“人造樹葉”．圖2是“人造樹葉”的電化學模擬實驗裝置圖，該裝置能將H₂O和CO₂轉化為O₂和有機物C₃H₈O．陰極的電極反應式為：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，結合蓋斯定律計算；
（2）①溫度升高化學反應速率加快，催化劑的催化效率降低；
②該反應是放熱反應，升溫平衡逆向移動；
③反應是放熱反應，溫度升高平衡逆向進行；
④溫度越低催化劑活性越小，反應速率越慢；
⑤增大壓強化學平衡向氣體體積減小的方向移動；
（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化學反應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，隨溫度升高平衡逆向進行乙烯的產率減小，故②不正確；
③升高溫度二氧化碳的平衡轉化率減低，則升溫平衡逆向移動，所以M化學平衡常數(shù)大于N，故③正確；
④為提高CO₂的轉化率，平衡正向進行，反應是放熱反應，低的溫度下進行反應，平衡正向進行，但催化劑的活性、反應速率減小，故④不正確；
⑤增大壓強化學平衡向氣體體積減小的方向移動，即向正方向移動，所以增大壓強可提高乙烯的體積分數(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)生電極反應式為3CO₂+18H⁺+18e^-=C₃H₈O+5H₂O；
故答案為：3CO₂+18H⁺+18e^-=C₃H₈O+5H₂O．

點評 本題考查了熱化學方程式書寫、蓋斯定律的應用、原電池和電解池原理的理解應用，注意化學方程式書寫方法，題目難度中等，側重于考查學生的分析能力和計算能力．