Question

14．“低碳经济”时代，科学家利用“组合转化”等技术对CO₂进行综合利用．
（1）CO₂和H₂在一定条件下可以生成乙烯：
6H₂（g）+2CO₂（g）?CH₂═CH₂（g）+4H₂O（g）△H=a kJ•mol^-1
已知：H₂（g）的燃烧热为285.8kJ•mol^-1，CH₂=CH₂（g）的燃烧热为1411.0kJ•mol^-1，H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ•mol^-1，则a=-127.8kJ•mol^-1．
（2）上述生成乙烯的反应中，温度对CO₂的平衡转化率及催化剂的催化效率影响如图1，下列有关说法不正确的是①②④（填序号）

①温度越高，催化剂的催化效率越高
②温发低于250℃时，随着温度升高，乙烯的产率增大
③M点平衡常数比N点平衡常数大
④N点正反应速率一定大于M点正反应速率
⑤增大压强可提高乙烯的体积分数
（3）2012年科学家根据光合作用原理研制出“人造树叶”．如图2是“人造树叶”的电化学模拟实验装置图，该装置能将H₂O和CO₂转化为O₂和有机物C₃H₈O．阴极的电极反应式为：3CO₂+18H⁺+18e^-=C₃H₈O+5H₂O．

Answer 1

分析 （1）已知：H₂（g）的燃烧热为285.8kJ•mol^-1，则其热化学方程式为：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol；CH₂=CH₂（g）的燃烧热为1411.0kJ•mol^-1，其热化学方程式为：C₂H₄（g）+3O₂（g）=2H₂O（l）+2CO₂（g）△H=-1411.0kJ/mol；H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ•mol^-1，结合盖斯定律计算；
（2）①温度升高化学反应速率加快，催化剂的催化效率降低；
②该反应是放热反应，升温平衡逆向移动；
③反应是放热反应，温度升高平衡逆向进行；
④温度越低催化剂活性越小，反应速率越慢；
⑤增大压强化学平衡向气体体积减小的方向移动；
（3）由装置图可知，阴极上CO₂得电子C₃H₈O．

解答 解：（1）已知：H₂（g）的燃烧热为285.8kJ•mol^-1，则其热化学方程式为：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol①；
CH₂=CH₂（g）的燃烧热为1411.0kJ•mol^-1，其热化学方程式为：C₂H₄（g）+3O₂（g）=2H₂O（l）+2CO₂（g）△H=-1411.0kJ/mol②；
H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ•mol^-1③；
利用盖斯定律将①×6-②-③×4可得：6H₂（g）+2CO₂（g）?CH₂═CH₂（g）+4H₂O（g）△H=-127.8kJ•mol^-1；
故答案为：-127.8；
（2）①化学反应速率随温度的升高而加快，催化剂的催化效率降低，所以v（M）有可能小于v（N），故①不正确；
②温度低于250℃时，随温度升高平衡逆向进行乙烯的产率减小，故②不正确；
③升高温度二氧化碳的平衡转化率减低，则升温平衡逆向移动，所以M化学平衡常数大于N，故③正确；
④为提高CO₂的转化率，平衡正向进行，反应是放热反应，低的温度下进行反应，平衡正向进行，但催化剂的活性、反应速率减小，故④不正确；
⑤增大压强化学平衡向气体体积减小的方向移动，即向正方向移动，所以增大压强可提高乙烯的体积分数，故⑤正确；
故答案为：①②④；
（3）由装置图可知，阴极上CO₂得电子C₃H₈O，则阴极上发生电极反应式为3CO₂+18H⁺+18e^-=C₃H₈O+5H₂O；
故答案为：3CO₂+18H⁺+18e^-=C₃H₈O+5H₂O．

点评 本题考查了热化学方程式书写、盖斯定律的应用、原电池和电解池原理的理解应用，注意化学方程式书写方法，题目难度中等，侧重于考查学生的分析能力和计算能力．