科学家积极探索新技术对CO2进行综合利用．I．CO2可用来合成低碳烯烃．2CO2（g）+6H2（g）⇌CH2=CH2（g）+4H2O（g）△H=akJ/mol请回答：（1）已知：H2和CH2=CH2的燃烧热分别是285.8kJ/mol和1411.0kJ/mol，且

Question

科学家积极探索新技术对CO₂进行综合利用．
I．CO₂可用来合成低碳烯烃．
2CO₂（g）+6H₂（g）⇌CH₂=CH₂（g）+4H₂O（g）△H=akJ/mol
请回答：
（1）已知：H₂和CH₂=CH₂的燃烧热分别是285.8kJ/mol和1411.0kJ/mol，且H₂O（g）⇌H₂O（1）△H=-44.0kJ/mol，则 a=___kJ/mol．
（2）上述由CO₂合成CH₂=CH₂的反应在___下自发进行（填“高温”或“低温”），理由是___．
（3）在体积为1L的密闭容器中，充入3mol H₂和1mol CO₂，测得温度对CO₂的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图1所示．下列说法正确的是___．
A．平衡常数大小：K_M>K_N
B．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
C．图1中M点时，乙烯的体积分数为7.7%
D．当压强或n（ H₂）/n（CO₂）不变时均可证明化学反应已达到平衡状态
（4）保持温度不变，在体积为VL的恒容容器中以n（H₂）：n（CO₂）=3：1的投料比加入反应物，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．请在图2中作出容器内混合气体的平均相对分子质量

.

M

随时间变化的图象．

II．利用“Na-CO₂”电池将CO₂变废为宝．
我国科研人员研制出的可充电“Na-CO₂”电池，以钠箔和多壁碳纳米管（MWCNT）为电极材料，总反应为4Na+3CO₂

放电

充电

2Na₂CO₃+C．放电时该电池“吸入”CO₂，其工作原理如图3所示：
（5）放电时，正极的电极反应式为___．
（6）若生成的Na₂CO₃和C全部沉积在电极表面，当转移0.2mol e^-时，两极的质量差为___g．
（7）选用髙氯酸钠-四甘醇二甲醚做电解液的优点是___（至少写两点）．

Answer 1

（1）①H₂（g）+(1)/(2)O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8 kJ/mol；
②C₂H₄（g）+3O₂（g）=2H₂O（l）+2CO₂（g）△H=-1411.0kJ/mol；
③H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44kJ/mol
将方程式6①-②-4③得6H₂（g）+2CO₂（g）(催化剂.)/()C₂H₄ （g）+4H₂O（g）△H=6（-285.8 kJ/mol ）-（-1411.0kJ/mol ）-4（-44kJ/mol）=-127.8kJ/mol；
故答案为：-127.8；
（2）根据上面热化学方程式，△H<0即正向放热反应，6H₂（g）+2CO₂（g）(催化剂.)/()C₂H₄ （g）+4H₂O（g）反应前后气体体积减小，熵变△S<0，满足△H-T△S<0，应在低温下能自发进行；理由是根据△G=△H-T△S，△H<0△S<0，要使反应自发进行使△G<0，需低温下进行；
故答案为：低温；根据△G=△H-T△S，△H<0△S<0，要使反应自发进行使△G<0，需低温下进行；
（3）A．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A正确；
B．由图象可知，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M，故B错误；
C．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）(催化剂.)/()C₂H₄ （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%，故图1中M点时，乙烯的体积分数为7.7%，故C正确；
D．混合气体的质量不变，体积不变，所以混合气体的密度始终不变，所以不能根据混合气体的密度来判断化学反应是否达到平衡状态，故D错误，
故答案为：AC；
（4）反应前混合气体的平均相对分子质量=(44×2+2×6)/(2+6)=12.5，所以起点坐标为（0，12.5），随着反应进行，气体的物质的量减小，混合气体的平均相对分子质量增大，至t₀时达到化学平衡，若全部转化为CH₂=CH₂和H₂O平均相对分子质量=(28+18×4)/(1+4)=20，则t₀达平衡时

.

M

应在区间（12.5，20），t₁时将容器体积瞬间扩大至2V L，平衡向逆方向移动，t₂时重新达平衡，平均相对分子质量减小，t₂达平衡时

.

M

应大于12.5，所以图象为，
故答案为：；

Ⅱ（5）正极CO₂得电子发生还原反应，故电极方程式为3CO₂+4Na⁺+4e^-=2Na₂CO₃+C，
故答案为：3CO₂+4Na⁺+4e^-=2Na₂CO₃+C；
（6）正极发生的电极反应
       3CO₂+4Na⁺+4e^-=2Na₂CO₃+C
         3                 4         2         1
       0.15             0.2        0.1      0.05，
m（总）=m（Na₂CO₃）+m（C）=106g/mol×0.1mol+12g/mol×0.05mol=11.2g，
负极发生的电极反应
4Na-4e^-=4Na⁺
92     4
4.6   0.2，m（Na）=4.6g，
故两极的质量差为11.2g-4.6g=6.6g，
故答案为：6.6；
（7）选用髙氯酸钠-四甘醇二甲醚做电解液的优点是导电性好，与金属钠不反应，难挥发，
故答案为：导电性好，与金属钠不反应，难挥发．