Question

CO₂可作为合成低碳烯烃的原料加以利用。如：2CO₂(g)＋6H₂(g)CH₂＝CH₂(g)＋4H₂O(g)    ΔH＝ a kJ·mol^－1如图所示为在体积为1 L的恒容容器中，投料为3 mol H₂和1 mol CO₂时，测得的温度对CO₂的平衡转化率和催化剂催化效率的影响。

已知：H₂和CH₂＝CH₂的标准燃烧热分别是－285.8 kJ·mol^－1和－1411.0 kJ·mol^－1。H₂O(g) H₂O(l)  ΔH＝－44 kJ·mol^－1

请回答：

（1）a＝__________kJ·mol^－1。

（2）上述由CO₂合成CH₂＝CH₂的反应在____________下自发（填“高温”或“低温”），理由是____________。

（3）计算250 ℃时该反应平衡常数的数值K=____________。

（4）下列说法正确的是____________。

a．平衡常数大小：M＞N

b．反应物活化分子百分数大小：M＞N

c．其他条件不变，若不使用催化剂，则250℃时CO₂的平衡转化率可能位于点M₁

d．其他条件不变，若投料改为4 mol H₂和1 mol CO₂时，则250℃时CO₂的平衡转化率可能位于点M₂

e．当压强、混合气体的密度或n(H₂)/n(CO₂)不变时均可视为化学反应已达到平衡状态

（5）保持某温度（大于100℃）不变，在体积为V L的恒容容器中以n(H₂)∶n(CO₂)＝3∶1的投料比加入反应物，至t₀时达到化学平衡。t₁时将容器体积瞬间扩大至2V L并保持不变，t₂时重新达平衡。作出容器内混合气体的平均相对分子质量随时间变化的图像。

Answer

（1）－127.8

（2）低温；该反应的ΔH＜0，ΔS＜0（其他合理答案均可）

（3）0.088（或）

（4）a、d

（5）如图，，起点坐标为（0，12.5），t0达平衡时 应在区间（12.5，20），t2达平衡时 应大于12.5。

【解析】

试题分析：（1）根据题意（1）①6H2（g）+2CO2（g）CH2=CH2（g）+4H2O（g）△H1

②H2（g）+O2（g）=H2O（l）△H2=-285.8kJ•mol-1

③CH2=CH2（g）+3O2（g）=2CO2（g）+2H2O（l）△H3=-1411kJ•mol-1

④H2O(g) = H2O(l) ΔH＝－44 kJ·mol－1

根据盖斯定律：②×6-③-④×4=①，则△H1=6△H2-△H3-4△H=-127.8kJ•mol-1；故答案为：－127.8；

（2）CO2合成CH2＝CH2的反应属于熵减小的反应，根据△G=△S-T△H，反应要自发进行，△G＜0，由于△S＜0，△H＜0，因此低温自发，故答案为：低温；该反应的ΔH＜0，ΔS＜0；

（3） 6H2（g）+2CO2（g）CH2=CH2（g）+4H2O（g）

起始（mol）3 1 0 0

反应 1.5 0.5 0.25 1

平衡 1.5 0.5 0.25 1

平衡常数K===，故答案为：；

（4）a．该反应放热，温度升高，平衡逆向移动，平衡常数减小，平衡常数大小：M＞N，正确；b．温度越高，活化分子百分数越大，活化分子百分数M＜N，错误；c．催化剂对化学平衡没有影响，CO2的平衡转化率不变，错误；d．其他条件不变，若投料改为4 mol H2和1 mol CO2时，相当于充入氢气，平衡右移，CO2的平衡转化率增大，正确；e．混合气体的密度始终不变，不能说明化学反应已达到平衡状态，错误。故选a、d；

（5）保持某温度（大于100℃）不变，在体积为V L的恒容容器中以n(H2)∶n(CO2)＝3∶1的投料比加入反应物，至t0时达到化学平衡。起始时==12.5，随着反应的进行，物质的量减小，增大，t0达到化学平衡时， = =15.38，t1时将容器体积瞬间扩大至2V L并保持不变，相当于减小压强，平衡逆向移动，气体的物质的量增大，减小，但大于12.5，因此图像大致为，故答案为：

考点：考查了热化学方程式的书写、化学平衡的计算的相关知识。