Question

科学家利用“组合转化”等技术对CO₂进行综合利用。如用H₂ 和CO₂在一定条件下可以合成乙烯：6H₂(g)＋2CO₂(g)C₂H₄ (g)＋4H₂O(g)  △H= a kJ/mol

（1）已知：①H₂和C₂H₄的燃烧热分别为285.8kJ/mol和1411kJ/mol

②H₂O(g)= H₂O（l） △H= - 44 kJ/mol

则a＝        kJ/mol。

（2）不同温度对CO₂的转化率及催化剂的效率影响如图所示，下列有关说法错误的是       ____________（填序号）。

①M点的速率最大

②温度低于250℃时，随温度升高乙烯的产率增大

③M点时平衡常数比N点时平衡常数大

④为提高 CO₂的转化率应在尽可能低的温度下进行反应

（3）若在密闭容器中充入体积比为 3∶1的H₂和CO₂，则图中M点时，产物C₂H₄的体积分数为         ；若要进一步提高乙烯的体积分数，可采取的措施有           。

（4）利用高温电解技术可将CO₂转化为高热值的燃料CO气体。

① 电极a发生的反应类型是        （填“氧化”或“还原”）反应。

② 高温电解的总反应的化学方程式为_______。

Answer

（1）-127.8

（2）①②④

（3）7.7% (或者1/13)；增大压强（合理答案即给分）

（4）还原；2CO2 2CO+O2

【解析】

试题分析：（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)+0.5O2(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错误；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错误；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错误。

故答案为：①②④；

（3）若在密闭容器中充入体积比为 3：1的 H2 和CO2，设为3mol，1mol，则图中M点时二氧化碳转化率50%，

6H2(g)+2CO2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g)

起始量(mol) 3 1 0 0

变化量(mol) 1.5 0.5 0.25 1

平衡量(mol) 1.5 0.5 0.25 1

产物CH2=CH2的体积分数=×100%=7.7%；

反应前后气体体积减小，若要进一步提高乙烯的体积分数，可采取的措施有增大压强平衡正向进行；

故答案为：7.7%，增大压强；

（4）①CO2+H2OCO+H2+O2，二氧化碳中的碳元素化合价降低，被还原，水中的氢元素化合价降低被还原，反应物中的氧元素化合价升高，被氧化，失去电子发生氧化反应生成氧气，与电源负极相连的电极a为阴极，与电源正极相连的电极b为阳极，a电极上是二氧化碳得到电子发生还原反应生成。

故答案为：还原；

②将CO2转化为高热值的燃料CO，依据原子守恒分析反应生成一氧化碳和氧气，反应的化学方程式为：2CO22CO+O2。

故答案为：2CO22CO+O2。

考点：考查热化学方程式；电解池工作原理；化学品和影响因素