Question

17．（1）CO₂经过催化氢化可合成低碳烯烃．
其合成乙烯的反应为：2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₂=CH₂（g）+4H₂O（g）；△H．  几种物质的能量（在标准状况下，规定单质的能量为0，测得其他物质在生成时所放出或吸收的热量）如下表所示：

物质	H2（g）	CO2（g）	CH2=CH2	H2O（g）
能量：KJ/mol	0	-394	52	-242

则△H=-128kJ/mol
（2）以稀硫酸为电解质溶液，利用太阳能也可将CO₂转化为低碳烯烃，工作原理图如图1．

①b电极的名称是正极．②产生丙烯的电极反应式为3CO₂+18H⁺+18e^-=CH₃CH=CH₂+6H₂O．
（3）工业上采用CO₂与乙苯脱氢生产重要化工原料苯乙烯，反应如下：
；△H＜0
①下列叙述能说明乙苯与CO₂反应已达到平衡状态的是ad．
a．恒温恒压时气体密度不变b．c（CO₂）=c（CO）
c．消耗1mol CO₂同时生成 1mol H₂O         
d．CO₂的体积分数保持不变
②在2L密闭容器内，CO₂与乙苯发生反应．在三种不同的条件下进行实验，CO₂、乙苯的起始浓度均分别为3mol/L和1mol/L，其中实验I在T₁°C、P₁ Pa下，而实验Ⅱ、Ⅲ分别改变了某一个实验条件（假设均不影响物质的状态），乙苯的浓度随时间的变化如图2所示．则：实验ⅠCO₂在0-50min时的反应速率为0.012mol/（L•min）．
实验Ⅲ可能改变的条件是升高温度．
③实验Ⅰ达到平衡后，在该温度下，向该容器中再通入CO₂和乙苯各1mol，重新达到平衡时，乙苯的转化率将减少（填“增大”、“减小”或“不变”），此时平衡常数为0.375．

Answer 1

分析 （1）焓变等于生成物总能量减去反应物总能量；
（2）①根据图知，生成氧气的电极是阳极，则连接阳极的电源电极为正极；
②阴极上二氧化碳得电子和氢离子反应生成丙烯和水；
（3）①根据化学平衡状态的特征解答，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等（同种物质）或正逆速率之比等于化学计量数之比（不同物质），各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化；
②根据图I中乙苯的浓度变化，求出反应速率；
②根据图I中实验Ⅲ改变条件平衡逆向移动，反应速率增大，达平衡时间缩短；
③再通入CO₂和乙苯各1mol，相当于减少二氧化碳的量，平衡逆向移动，重新达到平衡时，乙苯的转化率将减少；平衡由于温度没变K值不变，用原平衡I计算：K$\frac{0.6×0.6}{0.4×2.4}$=0.375．

解答 解：（1）焓变等于生成物总能量减去反应物总能量，则该反应的焓变=[52+（-242）×4-（-394）×2-0]kJ/mol=-128kJ/mol，故答案为：-128kJ/mol；（1）-128KJ/mol（2分）
（2）①根据图知，生成氧气的电极是阳极，则连接阳极的电源电极为正极，所以b为正极，
故答案为：正极；
②阴极上二氧化碳得电子和氢离子反应生成丙烯和水，电极反应式为3CO₂+18H⁺+18e^-=CH₃CH=CH₂+6H₂O，故答案为：3CO₂+18H⁺+18e^-=CH₃CH=CH₂+6H₂O；
（3）①a．反应前后体积不变，质量守恒，所以体系的密度始终不变，故不能用密度判断平衡，故a错误；
b．c（CO₂）与c（CO）的浓度是否相等，与反应的起始量和转化率有关，所以当c（CO₂）=c（CO）时，不能说明已经达到平衡状态，故b错误；
c．消耗1molCO₂为正速率，同时生成1molH₂O也是正速率，都是正速率，二者始终相等，不能说明已经达到平衡状态，故c错误；
d．随着反应的进行CO₂的体积分数逐渐减小，当CO₂的体积分数保持不变，即是平衡状态，故d正确；
所以不能说明已达到平衡状态的是ad，
故答案为：ad；
②根据图I中可知，0-50min时乙苯的浓度变化为1.0mol/L-0.4mol/L=0.6mol/L，
则其反应速率为$\frac{△c}{t}$=$\frac{0.6mol/L}{50min}$=0.012mol/（L•min）；
故答案为：0.012mol/（L•min）；
②根据图I中实验Ⅲ改变条件平衡逆向移动，反应速率增大，达平衡时间缩短，所以改变的条件是升高温度，
故答案为：升高温度．
③再通入CO₂和乙苯各1mol，相当于减少二氧化碳的量，平衡逆向移动，重新达到平衡时，乙苯的转化率将减少；平衡由于温度没变K值不变，用原平衡I计算：K$\frac{0.6×0.6}{0.4×2.4}$=0.375，故答案为：减少；0.375．

点评 本题综合性较大，涉及化学平衡状态的判断、化学平衡常数、化学平衡影响因素、反应速率的计算等，题目涉及的内容较多，侧重于考查学生对知识点的综合应用能力，题目难度中等．