Question

11．減少二氧化碳的排放是一項重要課題．
（1）CO₂經(jīng)催化加氫可合成低碳烯烴：2CO₂+6H₂?C₂H₄+4H₂O△H在0.1MPa時，按n（CO₂）：n（H₂）=1：3投料，如圖1所示不同溫度（T）下，平衡時的四種氣態(tài)物質的物質的量（n）的關系．

①該反應的△H＜0（填“＞”、“=”或“＜”）．
②曲線b表示的物質為H₂O．
③為提高CO₂的平衡轉化率，除改變溫度外，還可采取的措施是加壓．
（2）在強酸性的電解質水溶液中，惰性材料做電極，電解CO₂可得到多種燃料，其原理如圖2所示．
①該工藝中能量轉化方式主要有太陽能轉化為電能，電能轉化為化學能．
②b為電源的正（填“正”或“負”）極，電解時，生成乙烯的電極反應式是2CO₂+12H⁺+12e^-=C₂H₄+4H₂O．
（3）以CO₂為原料制取碳（C）的太陽能工藝如圖3所示．
①過程1每反應1mol Fe₃O₄轉移電子的物質的量為2mol．
②過程2發(fā)生反應的化學方程式是6FeO+CO₂$\frac{\underline{\;700K\;}}{\;}$2Fe₃O₄+C．

Answer 1

分析 （1）由曲線變化可知隨著溫度升高，氫氣的物質的量逐漸增多，說明升高溫度平衡逆向移動，則正反應放熱；可知a為CO₂的變化曲線，結合計量數(shù)關系可知b為水，c為C₂H₄的變化曲線；
（2）太陽能電池為電源，電解強酸性的二氧化碳水溶液得到乙烯，乙烯在陰極生成．據(jù)此解答；
（3）①反應2Fe₃O₄$\frac{\underline{\;2300K\;}}{\;}$6FeO+O₂↑中O元素化合價由-2價升高到0價，結合元素化合價以及方程式計算；
②由示意圖可知，過程2中CO₂和FeO反應生成Fe₃O₄和C，據(jù)此解答即可．

解答 解：（1）①由曲線變化可知隨著溫度升高，氫氣的物質的量逐漸增多，說明升高溫度平衡逆向移動，則正反應放熱，故答案為：＜；
②隨著溫度升高，氫氣的物質的量逐漸增多，因氫氣為反應物，則另一條逐漸增多的曲線為CO₂，由計量數(shù)關系可知b為水，c為C₂H₄的變化曲線，故答案為：H₂O；
③為提高CO₂的平衡轉化率，除改變溫度外，還可采取的措施是增大壓強，故答案為：加壓；
（2）①太陽能電池為電源，電解強酸性的二氧化碳水溶液得到乙烯，可知能量轉化形式有光能轉化為電能，電能轉化為化學能，部分電能轉化為熱能，故答案為：太陽能轉化為電能，電能轉化為化學能；
②電解時，二氧化碳在b極上生成乙烯，得到電子的一極為電源的正極，電極反應式為2CO₂+12H⁺+12e^-=C₂H₄+4H₂O，故答案為：正；2CO₂+12H⁺+12e^-=C₂H₄+4H₂O；
（3）①反應2Fe₃O₄$\frac{\underline{\;2300K\;}}{\;}$6FeO+O₂↑中O元素化合價由-2價升高到0價，由方程式可知，2molFe₃O₄參加反應，生成1mol氧氣，轉移4mol電子，則每分解lmolFe₃O₄轉移電子的物質的量為2mol，故答案為：2mol；
②由示意圖可知，過程2中CO₂和FeO反應生成Fe₃O₄和C，反應的方程式為6FeO+CO₂$\frac{\underline{\;700K\;}}{\;}$2Fe₃O₄+C，故答案為：6FeO+CO₂$\frac{\underline{\;700K\;}}{\;}$2Fe₃O₄+C．

點評 本題涉及氧化還原、化學平衡移動以及原電池反應等知識，考查了學生分析問題、解決問題的能力，題目難度中等．