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）   CH₂＝CH₂（g）＋4H₂O（g） △H=a kJ·mol^－1

⑴已知：①H₂和CH₂＝CH₂的燃烧热(△H)分别为－285.8kJ·mol^－1和－1411kJ·mol^－1

②H₂O（g）= H₂O（l） △H=－44 kJ·mol^－1  则a＝           kJ·mol^－1。

⑵不同温度对CO₂的转化率及催化剂的效率影响如图所示，下列有关说法不正确的是______（填序号）。

①不同条件下反应，N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实际反应应尽可能在较低的温度下进行，以提高

CO₂的转化率

⑶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CH₂＝CH₂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        。

⑷科学家开发了一种新型陶瓷（主要成分为Li₄SiO₄），在500℃时可高效吸收CO₂，同时生成 Li₂CO₃；该材料在700℃时可再生循环。请写出表示该过程的化学方程式____________________。

Answer

⑴－127.8（2分）⑵①②④（2分）

⑶7.7% （2分）增大压强（降低温度）（1分）

⑷CO2+Li4SiO4Li2CO3+Li2SiO3（2分）

【解析】

试题分析：（1）H2和CH2=CH2的燃烧热分别为285.8kJ/mol和1411kJ/mol，热化学方程式为：

①H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l）△H=-285.8kJ/mol

②CH2=CH2（g）+3O2（g）→2CO2（g）+2H2O（l），△H=-1411kJ/mol

③H2O（g）=H2O（l）△H=-44kJ/mol

盖斯定律计算①×6-②-③×4得到：6H2（g）+2CO2（g）CH2=CH2（g）+4H2O（g）△H=-127.8kJ/mol；

（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不正确；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不正确；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不正确；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=0.25/(1.5+0.5+0.25+1)×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；

（4）科学家开发了一种新型陶瓷（主要成分为Li4SiO4），在500℃时可高效吸收CO2，同时生成 Li2CO3，该材料在 700℃时可再生循环，反应的化学方程式为CO2+Li4SiO4Li2CO3+Li2SiO3。

考点：考查热化学方程式书写、化学平衡的计算、原电池和电解池原理的理解应用