题目
乙烯（C2H4）是重要的化工原料，高效制备乙烯是科学家当前关注的热点．回答下列问题：（1）一定温度和压强下，1mol物质完全氧化为同温度下指定产物时的焓变为该物质的摩尔燃烧焓，氢元素氧化为H2O（l），碳元素氧化为CO2（g）。298K、101kPa时，几种物质的摩尔燃烧焓如下： 物质 化学式 ΔH（kJ⋅mol-1） 石墨 C（s） -393.5 氢气 H2（g） -285.8 乙烯 C2H4（g） -1410.97 乙炔 C2H2（g） -1299.63 298K、101kPa时由C（s，石墨）和H2（g）反应生成1molC2H2（g）的热化学方程式为 ____ ，乙炔（C2H2）选择性加氢合成乙烯的主要反应为C2H2（g）+H2（g）=C2H4（g），则1molC2H2（g）和1molH2（g）的总能量 ____ （填“大于”、“小于”或“等于”）1molC2H4（g）的总能量。_(2)(H)_(4)+(H)_(2)O Cr2O3 CO2-|||-C2H6 CrO33 CO（2）二氧化碳气氛下乙烷脱氢制乙烯是具有应用前景的绿色新工艺，其反应机理如图所示，该工艺总反应方程式为 ____ 。（3）科学家发现电解催化乙炔（C2H2）可以制取乙烯，同时得到副产品H2和O2，工作原理如图所示。_(2)(H)_(4)+(H)_(2)O Cr2O3 CO2-|||-C2H6 CrO33 CO①生成C2H4的电极反应式为 ____ ；通电一段时间后，左池溶液中H+的物质的量浓度 ____ （填“增大”“减小”或“不变”）。②若生成的C2H4和H2的物质的量之比为3：1，则装置中消耗的C2H2和H2O的物质的量之比为 ____ 。
乙烯（C2H4）是重要的化工原料，高效制备乙烯是科学家当前关注的热点．回答下列问题：
（1）一定温度和压强下，1mol物质完全氧化为同温度下指定产物时的焓变为该物质的摩尔燃烧焓，氢元素氧化为H2O（l），碳元素氧化为CO2（g）。298K、101kPa时，几种物质的摩尔燃烧焓如下：
298K、101kPa时由C（s，石墨）和H2（g）反应生成1molC2H2（g）的热化学方程式为 ____ ，乙炔（C2H2）选择性加氢合成乙烯的主要反应为C2H2（g）+H2（g）=C2H4（g），则1molC2H2（g）和1molH2（g）的总能量 ____ （填“大于”、“小于”或“等于”）1molC2H4（g）的总能量。
（2）二氧化碳气氛下乙烷脱氢制乙烯是具有应用前景的绿色新工艺，其反应机理如图所示，该工艺总反应方程式为 ____ 。
（3）科学家发现电解催化乙炔（C2H2）可以制取乙烯，同时得到副产品H2和O2，工作原理如图所示。
①生成C2H4的电极反应式为 ____ ；通电一段时间后，左池溶液中H+的物质的量浓度 ____ （填“增大”“减小”或“不变”）。
②若生成的C2H4和H2的物质的量之比为3：1，则装置中消耗的C2H2和H2O的物质的量之比为 ____ 。
（1）一定温度和压强下，1mol物质完全氧化为同温度下指定产物时的焓变为该物质的摩尔燃烧焓，氢元素氧化为H2O（l），碳元素氧化为CO2（g）。298K、101kPa时，几种物质的摩尔燃烧焓如下：
| 物质 | 化学式 | ΔH（kJ⋅mol-1） |
| 石墨 | C（s） | -393.5 |
| 氢气 | H2（g） | -285.8 |
| 乙烯 | C2H4（g） | -1410.97 |
| 乙炔 | C2H2（g） | -1299.63 |
（2）二氧化碳气氛下乙烷脱氢制乙烯是具有应用前景的绿色新工艺，其反应机理如图所示，该工艺总反应方程式为 ____ 。
（3）科学家发现电解催化乙炔（C2H2）可以制取乙烯，同时得到副产品H2和O2，工作原理如图所示。
①生成C2H4的电极反应式为 ____ ；通电一段时间后，左池溶液中H+的物质的量浓度 ____ （填“增大”“减小”或“不变”）。
②若生成的C2H4和H2的物质的量之比为3：1，则装置中消耗的C2H2和H2O的物质的量之比为 ____ 。
题目解答
答案
解：（1）①C（s，石墨）+O2（g）=CO2（g）△H1=-393.5kJ/mol；
②H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）=H2O（l）△H2=-285.8kJ•mol-1；
③C2H4（g）+3O2（g）=2CO2（g）+2H2O（l）△H3=-1410.97kJ•mol-1；
④C2H2（g）+$\frac{5}{2}$O2（g）=2CO2（g）+H2O（l）△H4=-1299.63kJ•mol-1；
将方程式2①+②-④得热化学方程式2C（s，石墨）+H2（g）=C2H2（g）△H=2△H1+△H2-△H4=（-393.5×2-285.8+1299.63）kJ/mol=+226.83kJ/mol；
△H2+△H4=（-285.8-1299.63）kJ/mol=-1585.43kJ/mol＜△H3，则1molC2H2（g）和1molH2（g）的总能量大于1molC2H4（g）的总能量，
故答案为：2C（s，石墨）+H2（g）=C2H2（g）△H=+226.83kJ/mol；大于；
（2）根据图知，反应物是CO2、C2H6，生成物是CO、C2H4、H2O，Cr2O3为催化剂，根据反应物和生成物及反应条件书写方程式为：CO2+C2H6$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$CO+C2H4+H2O，
故答案为：CO2+C2H6$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$CO+C2H4+H2O；
（3）①乙炔中C元素-1价得电子变为-2价，则乙炔得电子和氢离子反应生成乙烯，电极反应式为C2H2+2e-+2H+=C2H4；左池中电极消耗氢离子，所以溶液中氢离子浓度减小，
故答案为：C2H2+2e-+2H+=C2H4；减小；
②左侧发生的电极反应为：C2H2+2e-+2H+=C2H4、2e-+2H+=H2↑，正极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，则总电池反应式为2C2H2+2H2O=2C2H4+O2↑、2H2O=2H2↑+O2↑，若生成3molC2H4、1molH2，则消耗水的物质的量=3mol+1mol=4mol，根据碳原子守恒知，生成3molC2H4消耗3molC2H2，所以装置中消耗的C2H2和H2O的物质的量之比为3：4，
故答案为：3：4。
②H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）=H2O（l）△H2=-285.8kJ•mol-1；
③C2H4（g）+3O2（g）=2CO2（g）+2H2O（l）△H3=-1410.97kJ•mol-1；
④C2H2（g）+$\frac{5}{2}$O2（g）=2CO2（g）+H2O（l）△H4=-1299.63kJ•mol-1；
将方程式2①+②-④得热化学方程式2C（s，石墨）+H2（g）=C2H2（g）△H=2△H1+△H2-△H4=（-393.5×2-285.8+1299.63）kJ/mol=+226.83kJ/mol；
△H2+△H4=（-285.8-1299.63）kJ/mol=-1585.43kJ/mol＜△H3，则1molC2H2（g）和1molH2（g）的总能量大于1molC2H4（g）的总能量，
故答案为：2C（s，石墨）+H2（g）=C2H2（g）△H=+226.83kJ/mol；大于；
（2）根据图知，反应物是CO2、C2H6，生成物是CO、C2H4、H2O，Cr2O3为催化剂，根据反应物和生成物及反应条件书写方程式为：CO2+C2H6$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$CO+C2H4+H2O，
故答案为：CO2+C2H6$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$CO+C2H4+H2O；
（3）①乙炔中C元素-1价得电子变为-2价，则乙炔得电子和氢离子反应生成乙烯，电极反应式为C2H2+2e-+2H+=C2H4；左池中电极消耗氢离子，所以溶液中氢离子浓度减小，
故答案为：C2H2+2e-+2H+=C2H4；减小；
②左侧发生的电极反应为：C2H2+2e-+2H+=C2H4、2e-+2H+=H2↑，正极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，则总电池反应式为2C2H2+2H2O=2C2H4+O2↑、2H2O=2H2↑+O2↑，若生成3molC2H4、1molH2，则消耗水的物质的量=3mol+1mol=4mol，根据碳原子守恒知，生成3molC2H4消耗3molC2H2，所以装置中消耗的C2H2和H2O的物质的量之比为3：4，
故答案为：3：4。