Question

17．（1）CO₂經(jīng)過催化氫化可合成低碳烯烴．
其合成乙烯的反應(yīng)為：2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₂=CH₂（g）+4H₂O（g）；△H．  幾種物質(zhì)的能量（在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，規(guī)定單質(zhì)的能量為0，測(cè)得其他物質(zhì)在生成時(shí)所放出或吸收的熱量）如下表所示：

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

則△H=-128kJ/mol
（2）以稀硫酸為電解質(zhì)溶液，利用太陽能也可將CO₂轉(zhuǎn)化為低碳烯烴，工作原理圖如圖1．

①b電極的名稱是正極．②產(chǎn)生丙烯的電極反應(yīng)式為3CO₂+18H⁺+18e^-=CH₃CH=CH₂+6H₂O．
（3）工業(yè)上采用CO₂與乙苯脫氫生產(chǎn)重要化工原料苯乙烯，反應(yīng)如下：
；△H＜0
①下列敘述能說明乙苯與CO₂反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是ad．
a．恒溫恒壓時(shí)氣體密度不變b．c（CO₂）=c（CO）
c．消耗1mol CO₂同時(shí)生成 1mol H₂O         
d．CO₂的體積分?jǐn)?shù)保持不變
②在2L密閉容器內(nèi)，CO₂與乙苯發(fā)生反應(yīng)．在三種不同的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，CO₂、乙苯的起始濃度均分別為3mol/L和1mol/L，其中實(shí)驗(yàn)I在T₁°C、P₁ Pa下，而實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ分別改變了某一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件（假設(shè)均不影響物質(zhì)的狀態(tài)），乙苯的濃度隨時(shí)間的變化如圖2所示．則：實(shí)驗(yàn)ⅠCO₂在0-50min時(shí)的反應(yīng)速率為0.012mol/（L•min）．
實(shí)驗(yàn)Ⅲ可能改變的條件是升高溫度．
③實(shí)驗(yàn)Ⅰ達(dá)到平衡后，在該溫度下，向該容器中再通入CO₂和乙苯各1mol，重新達(dá)到平衡時(shí)，乙苯的轉(zhuǎn)化率將減少（填“增大”、“減小”或“不變”），此時(shí)平衡常數(shù)為0.375．

Answer 1

分析 （1）焓變等于生成物總能量減去反應(yīng)物總能量；
（2）①根據(jù)圖知，生成氧氣的電極是陽極，則連接陽極的電源電極為正極；
②陰極上二氧化碳得電子和氫離子反應(yīng)生成丙烯和水；
（3）①根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征解答，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等（同種物質(zhì)）或正逆速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比（不同物質(zhì)），各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化；
②根據(jù)圖I中乙苯的濃度變化，求出反應(yīng)速率；
②根據(jù)圖I中實(shí)驗(yàn)Ⅲ改變條件平衡逆向移動(dòng)，反應(yīng)速率增大，達(dá)平衡時(shí)間縮短；
③再通入CO₂和乙苯各1mol，相當(dāng)于減少二氧化碳的量，平衡逆向移動(dòng)，重新達(dá)到平衡時(shí)，乙苯的轉(zhuǎn)化率將減少；平衡由于溫度沒變K值不變，用原平衡I計(jì)算：K$\frac{0.6×0.6}{0.4×2.4}$=0.375．

解答 解：（1）焓變等于生成物總能量減去反應(yīng)物總能量，則該反應(yīng)的焓變=[52+（-242）×4-（-394）×2-0]kJ/mol=-128kJ/mol，故答案為：-128kJ/mol；（1）-128KJ/mol（2分）
（2）①根據(jù)圖知，生成氧氣的電極是陽極，則連接陽極的電源電極為正極，所以b為正極，
故答案為：正極；
②陰極上二氧化碳得電子和氫離子反應(yīng)生成丙烯和水，電極反應(yīng)式為3CO₂+18H⁺+18e^-=CH₃CH=CH₂+6H₂O，故答案為：3CO₂+18H⁺+18e^-=CH₃CH=CH₂+6H₂O；
（3）①a．反應(yīng)前后體積不變，質(zhì)量守恒，所以體系的密度始終不變，故不能用密度判斷平衡，故a錯(cuò)誤；
b．c（CO₂）與c（CO）的濃度是否相等，與反應(yīng)的起始量和轉(zhuǎn)化率有關(guān)，所以當(dāng)c（CO₂）=c（CO）時(shí)，不能說明已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故b錯(cuò)誤；
c．消耗1molCO₂為正速率，同時(shí)生成1molH₂O也是正速率，都是正速率，二者始終相等，不能說明已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故c錯(cuò)誤；
d．隨著反應(yīng)的進(jìn)行CO₂的體積分?jǐn)?shù)逐漸減小，當(dāng)CO₂的體積分?jǐn)?shù)保持不變，即是平衡狀態(tài)，故d正確；
所以不能說明已達(dá)到平衡狀態(tài)的是ad，
故答案為：ad；
②根據(jù)圖I中可知，0-50min時(shí)乙苯的濃度變化為1.0mol/L-0.4mol/L=0.6mol/L，
則其反應(yīng)速率為$\frac{△c}{t}$=$\frac{0.6mol/L}{50min}$=0.012mol/（L•min）；
故答案為：0.012mol/（L•min）；
②根據(jù)圖I中實(shí)驗(yàn)Ⅲ改變條件平衡逆向移動(dòng)，反應(yīng)速率增大，達(dá)平衡時(shí)間縮短，所以改變的條件是升高溫度，
故答案為：升高溫度．
③再通入CO₂和乙苯各1mol，相當(dāng)于減少二氧化碳的量，平衡逆向移動(dòng)，重新達(dá)到平衡時(shí)，乙苯的轉(zhuǎn)化率將減少；平衡由于溫度沒變K值不變，用原平衡I計(jì)算：K$\frac{0.6×0.6}{0.4×2.4}$=0.375，故答案為：減少；0.375．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合性較大，涉及化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)平衡影響因素、反應(yīng)速率的計(jì)算等，題目涉及的內(nèi)容較多，側(cè)重于考查學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的綜合應(yīng)用能力，題目難度中等．