Question

18．一定条件下合成乙烯：6H₂（g）+2CO₂（g）CH₂=CH₂（g）+4H₂O（g）△H₁
已知：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H₂=-480kJ•mol^-1
CH₂=CH₂（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+2H₂O（g）△H₃=-1400kJ•mol^-1

（1）△H₁=-40kJ•mol^-1．请标出该反应电子转移的方向和数目．
（2）温度对CO₂的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图1，下列说法正确的是AB．
A．生成乙烯的速率：v（M）有可能小于v（N）
B．平衡常数：K_M＞K_N
C．催化剂会影响CO₂的平衡转化率
（3）若投料比n（H₂）：n（CO₂）=3：1，则图中M点时，乙烯的体积分数为7.7%（保留两位有效数字）．
（4）为提高CO₂的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施有增大压强，或增大n（H₂）/n（CO₂）的比值，或增加c（H₂）或将产物乙烯气体分离出来．（任写一条）
（5）电解法可制取乙烯（图2），电极a接电源的负极，该电极反应式为2CO₂+12H⁺+12e^-→CH₂=CH₂+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）据已知热化学方程式，结合待求焓变的方程式利用盖斯定律解答；据反应前后化合价变化标电子转移的方向和数目；
（2）A、温度升高化学反应速率加快，催化剂的催化效率降低；
B、该反应是放热反应，升温平衡逆向移动；
C、催化剂只影响化学反应速率，不影响平衡移动；
（3）投料比n（H₂）：n（CO₂）=3：1，M点时，二氧化碳的转化率为50%，则氢气的转化率也是50%，据此分析；
（4）要提高CO₂的平衡转化率，需使平衡正向移动；
（5）据图分析，在酸性条件下二氧化碳电解生成乙烯和氧气，氧气在阳极生成，阴极生成乙烯；

解答 解：（1）已知：①2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H₂=-480kJ•mol^-1
②CH₂=CH₂（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+2H₂O（g）△H₃=-1400kJ•mol^-1
据盖斯定律，①×3-②得：6H₂（g）+2CO₂（g）=CH₂=CH₂（g）+4H₂O（g）△H₁=（-480kJ•mol^-1）×3-（-1400kJ•mol^-1）=-40 kJ•mol^-1，
氢气从0价变为+1价，C从+4价变为-2价，所以6mol氢气反应转移12mol电子，，
故答案为：-40 kJ•mol^-1；；
（2）A、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A正确；
B、升温平衡逆向移动，化学平衡常数减小，故B正确；
C、催化剂只影响反应速率，不影响平衡移动和转化率，故C错误；
故答案为：AB；
（3）假设加入的氢气和二氧化碳分别为3mol和1mol，则M点时，有氢气1.5mol，二氧化碳0.5mol，乙烯0.25mol，水蒸气1mol，所以M点时乙烯的体积分数为$\frac{0.25}{1.5+0.5+0.25+1}$×100%=7.7%，故答案为：7.7%；
（4）加压、增大氢气浓度或减小生成物浓度都可以使平衡正向移动，二氧化碳的转化率增大，
故答案为：增大压强，或增大n（H₂）/n（CO₂）的比值，或增加c（H₂）或将产物乙烯气体分离出来；
（5）据图分析，在酸性条件下二氧化碳电解生成乙烯和氧气，氧气在阳极生成，阴极生成乙烯，所以a接电源的负极，发生还原反应，电极反应式为2CO₂+12H⁺+12e^-→CH₂=CH₂+4H₂O，故答案为：负；2CO₂+12H⁺+12e^-→CH₂=CH₂+4H₂O．

点评 本题考查了盖斯定律的应用、据图象分析化学反应速率的影响因素、平衡计算、平衡移动、电极反应式书写，题目难度较大．