Question

(14分)二氧化碳的捕集、利用與封存(CCUS)是我國能源領(lǐng)域的一個重要戰(zhàn)略方向，CCUS或許發(fā)展成一項(xiàng)重要的新興產(chǎn)業(yè)。

（1）國外學(xué)者提出的由CO2制取C的太陽能工藝如圖所示

①“熱分解系統(tǒng)”發(fā)生的反應(yīng)為2Fe3O46FeO+O2↑，每分解lmolFe3O4轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為 。

②“重整系統(tǒng)”發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。

（2）二氧化碳催化加氫合成低碳烯烴是目前研究的熱門課題，起始時以0.1MPa，n(H2)：n(CO2)=3：1的投料比充入反應(yīng)器中，發(fā)生反應(yīng)：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)△H，不同溫度下平衡時的四種氣態(tài)物質(zhì)的物質(zhì)的量如圖所示：

①曲線b表示的物質(zhì)為 (寫化學(xué)式)。

②該反應(yīng)的△H 0(填：“>” 或“<”)

③為提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率，除改變溫度外，還可采取的措施是 (列舉l項(xiàng))。

（3）據(jù)報(bào)道以二氧化碳為原料采用特殊的電極電解強(qiáng)酸性的二氧化碳水溶液可得到多種燃料，其原理如圖所示。

①該工藝中能量轉(zhuǎn)化方式主要有 (寫出其中兩種形式即可)。

②電解時其中b極上生成乙烯的電極反應(yīng)式為 。

Answer 1

（1）①2mol；② 6FeO+CO22Fe3O4+C；

（2） ①H2O；②＜；③增大壓強(qiáng)或增大n(H2)/n(CO2)的比值；

（3） ①太陽能轉(zhuǎn)化為電能、電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；②2CO2+12H＋+12e－C2H4+4H2O。

【解析】

試題分析：（1）①反應(yīng)2Fe3O46FeO+O2↑中氧元素的化合價由—2價升高為0價，每生成1mol氧氣轉(zhuǎn)移4mol電子，則每分解lmolFe3O4轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2mol；②根據(jù)題給轉(zhuǎn)化關(guān)系知，“重整系統(tǒng)”發(fā)生反應(yīng)為氧化亞鐵和二氧化碳在700K時發(fā)生反應(yīng)生成四氧化三鐵和一氧化碳，化學(xué)方程式為6FeO+CO22Fe3O4+C；（2）①根據(jù)題給圖像知，平衡時氫氣的物質(zhì)的量隨溫度的升高而增大，則曲線a代表反應(yīng)物CO2，曲線b、c表示生成物，又曲線b表示的物質(zhì)平衡時物質(zhì)的量大，結(jié)合方程式分析，曲線b表示的物質(zhì)為H2O；②根據(jù)題給圖像知，平衡時氫氣的物質(zhì)的量隨溫度的升高而增大，平衡逆向移動，該反應(yīng)的△H＜0；③該反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的放熱反應(yīng)，為提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率，除改變溫度外，還可采取的措施是增大壓強(qiáng)或增大n(H2)/n(CO2)的比值；（3）①根據(jù)題給裝置圖分析，該工藝中能量轉(zhuǎn)化方式主要有太陽能轉(zhuǎn)化為電能、電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；②電解時b為電解池的陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，CO2得電子生成乙烯，電解質(zhì)溶液呈酸性，利用H＋和水平衡電荷和原子，其中b極上生成乙烯的電極反應(yīng)式為2CO2+12H＋+12e－C2H4+4H2O。

考點(diǎn)：以二氧化碳的再利用為載體考查氧化還原反應(yīng)，化學(xué)方程式、電極反應(yīng)式的書寫，化學(xué)平衡。